GLIICKAUF
Berg- und Huttenmannische Zeitschrift
77. Jahrgang 28. Juni 1941 Heft 26
Ein neuer ZechsteinaufschluB auf Schacht 3 der Zeche Brassert.
Von P rofessor Dr. Paul K u k u k , Bochum.
(M itteilung aus der Oeologischen Abteilung der Westfiilischen Berggewerkschaftskasse.) Uber die V erbreitung der das Steinkohlengebirge im
Nordwesten des Rulirbe/.irks ungleichfórm ig iiberlagern- den Zechstein- und Buntsandsteinform atiou haben die Untersuchungen d er letzten Jah rzeh n te1 hinsichtlich der Bcgreuziirig nach Siiden, Nordwesten und Nordosten ein recht genaues Bild gegeben. Dagegen fehlt fiir ihre Er- streckung nach N orden noch jeder Anhalt (s. Abb. 1). Frei- lich mufi zugestanden w erden, daB wegen der nicht iiberall vorhandenen Schacht- oder Bohrlochaufschliisse auch die letzte Erkenntnjs iiber den eigenartigen zickzackfórmigen Verlauf der siidlichen Begrenzungslinie dieser Ablage-
Abb. 1. V erbreitung von Zechstein und Buntsandstein unter
halb der Kreide im óstlichen Teile des N iederrhcingebietcs (umgezeichnet nach Kukuk 193S).
1 Vgl. die von Q u i r i n g entw orfene K artę d e r V erb reitu n g des Zeclisteins in dem von F u l d a bearbeiteten Zechsteinbande des H and- buclies d e r yergleichenden S tratig rap liie D eutschlands. Berlin 1935 S. 365.
Seine D arstellung d eck t sich alierd in g s in einigen Einzelheiten nicht mit d e r im letzten Jahrzehnt gew onnenen E rkenntnis d e r V erb re itu n g des Zeclisteins.
K u k u k : Das Salz- und Kalisalzvorkom ineri des N ied errh ein g eb ietes, B ergbau 49 (1936) S. 185; O eologie des n iederrheinisch-w estfalischen Steinkohlcngebietes, Berlin 1938 S. 55S.
E rlituterungen zu den B lattern M arl, D orsten und R ecklinghausen d e r O eologischen Karle von PreuBen, Berlin 1939.
ritngen noch nicht in allen Einzelheiten der tatsachliclien V erbreitung der Zeclistein- bzw. Buntsandsteindeckc in den Oraben- und H orstgebieten entsprechen wird. Neue Tiefen- aufschlusse kónnen daher noch zu einer von d e r heute erkannten Ausdehnung etwas abweichenden Linienfulm ing zwingen, wenn auch die hierdurch etwa notw endig werden- den Anderungen das vorliegende Bild nur unwesentlich zu beeinflussen vermógen.
So war es auch eine von mir nicht ohne weiteres zu beantwortende F rage, ob der nordnordw estlich der SchSchte .1/2 d er Zeche Brassert im Gebiete d e r voin Deutener und W ulfener Sprung eingeschlossenen Brassert- staffel abzuteufende Schacht 3 im Liegenden der Kreide unm ittelbar in das Karbon geraten oder noch Ablagerungen des Buntsandsteins und Zeclisteins diirchsinken wiirde.
Tatsachlich wurden im Oktober 1940 unterhalb des das Kreidedeckgebirge abschliefienden cenomanen Griinsandes noch Schichten einer anderen Form ation in einer "Machtig
keit vori rd. 21,5 m angetroffen, die, verglichen mit den schon bekannten Aufschlussen im Zechstein des Nieder- rheingebietes, ais Schichten des mittleren und unteren Zeclisteins — d. h. d er gleichmafiigsten im ganzen Ge- bietc cntwickelten Schichtenfolge :— anzusehen sind. Dem
entsprechend wurden w eder Salze und Kalisalze noch Ab- iagernngen des Buntsandsteins angetroffen.
Mit dieser Feststellung mufi die nach dem Stande der damaligen Aufschliisse angenommene und in Tafel VI nteines W e rk e s1 w iedergegebehe sudliche B egrenzungs
linie des Zeclisteins innerhalb d e r B rassertstaffel etw as weiter nach Siiden verlegt werden, und zw ar — soweit sich das heute beurteilen lafit — noch etwas sudlich des auf dieser Tafel angegebenen projektierten Verlaufs der Lippe-Mulde (s. Abb. 1). Im iibrigen entspricht die strati
graphische Entwicklung des Zeclisteins auf Schacht 3, die einigermafien mit der A usbildung des Zeclisteins auf der Zeche Beeckerwerth2 ubereinstim m t, der iiblichen salz.- freien Ausbildung am Siidrande seiner heutigen Ver- breitung, wo er in den tektonischen Gebilden d er Grabcu und Horste noch iiber den Siidrand der w eiter im Norden abgelagerten Trias hinaus nach Siiden y o rspringt (s. Abb. 1). Bildungsgeschichtlich haben w ir es in diesen A blagerungen mit Sedimenten vorw iegena m ariner Aus
bildung zu tun.
Im einzelnen zeigt das neu aufgeschlossene Zechstein- profil eine Reihe von Sondererscheinungen und Ab- weichungen von der aus den alteren Aufschlussen be
kannten petrographischen Ausbildung d e r Schichten3, die es crmóglicht, eine willkonimene Ergiinzung zu dem faziellen Bilde des niederrheinischen Zeclisteins zu liefern.
H ierbei soli nicht vergessen w erden, dafi sich um die Auf- sammlung der verschiedenen G esteinsarten beim Abteufen
1 S tratigraphisch-tektonisches O b ersich tsb ild d es n iederrheinisch- westfalischen Steinkohlcngebietes M. 1 : 150000 = Tafel VI in K u k u k a . a . O . 1938.
1 Vgl. Profil A bb. 439 In K u k u k a . a . O . 193S S. 384.
3 K u k u k : D er sildlichsłe ZechsteinaufschluB im D eck g eb irg e d es rechtsrheinischen Steinkohlengebirge^, O ltickauf 48 (1912) S. 908; B eitrag z u r Kenntnis des unteren Zeclisteins im N ied errh ein g eb iet. OlOckauf 49 (1913) S. 1005; a .a .-O . 1938 S. 381.
382 G l u c k a u f 77. Jahrg an g, H e ft26
und die richtige Beobachtung ihrer stratigraphischen Folgę neben dem von mir beauftragten Sammler F r i e d l der M arkscheider N e n n o der Zeche Brassert und der Betriebs- fiihrer U n v e r h a u von der Dcilmann, Bergbau- uud Tief- bau-Om bH ., nicht zuletzt Bcrgassessor H a a r m a n n der Zeche Brassert durch Zurverfiigungstellen von Arbeits- kraften beim Durchklopfen des Kupferschicfers und durch Uberlassen der in Betracht kommenden Beiegstiicke sehr yerdient gem acht haben.
In rein bergbaulicher Hinsicht ist zunachst zu be- merken, dafi sich die A blagerungen des Zechsteins, wie nach dem Verhalten des Gesteins in den alteren Auf- schlusscn im N iederrheingebiet der Zcchenleitung voraus- gesagt w erden kónnte, auch iiier w ieder a!s sehr g utartig zeigten, d. h. irgendwelche Schwierigkeiten sind beim Ab
teufen des Schachtes nicht eingetreten. Das G ebirge erwies sich ais standfest und trocken.
Nachstehend sei auf die erw ahnten Sondererscheimm- gen in der fazie U en A usbildung d er Einzelschichten des m ittleren und unteren Zechsteins sowie im Hinblick auf die Fossilfiihrung des K upferschiefers naher eingegangen. Vom Hangenden zum Liegenden sind hier folgende Schichten aufgeschlossen (Abb. 2). U nter dem cenomanen Basal- konglom erat der Kreideschichten fand sich bei 571,50 in eine rd. 9,5 m machtige Zone, bestehend aus Letten, Stink- dolomit, Dolomit, Anhydrit wechsellagernd mit Gips uud schliefilich aus kom paktem Anhydrit, eine Schichtenfolge, die stratigraphisch dcm m i t t l e r e n Z e c h s t e i n zuzu- rechuen ist. Palaogeographisch w eist die Ausbildung dieser Schichten auf eine Einengung des Zechstcimneer- beckens hin.
Kennzeichnerid fu r das Schichtenpaket ist u. a. der nur 0,10 m machtige feingeschichtete graugelbc Dolomit, der beim Anschlagen mit dem Hamm er einen eigenartigen G eruch cntwickelt und dah er ais »Stinkdolomit« zu be- zeichnen ist, w eiter der bei 571,70 m auftretendc geflaserte graue eisenschussige Dolomit (sog. »Hauptdolomit«), der nach U ntersuchungen von Dr. W i n t e r im Laboratorium der W eśtfalischen Berggew erkschaftskasse folgende Zu
sam m ensetzung aufweist:
G angart ( S i O j ) ...4,So'o Calciumcarbor.at (C a C 0 3) ... 51,1 o/o M agnesium carbonat (M gCO:>) . . . 36,1 o/o Eisenoxyd (Fe.,03) ...I 7()ll, AIumiuiumox_vd (A L 0 3) ...) ’ ' Feuchtigkeit ( L L O ) ... V , ^ O rgan. S u b s t a n z ... . f ’
Bei 572,30 m wurde eine deutlich ausgepragte rótliche Anhydritzone (mit rd. 9«o C a C 0 3 und 9,3°/o Gliihverlust) augetroffen, die nach dem Liegenden in einen rd. 7 m machtigen salzfreien kom pnkten Anhydrit mit gelegent- lichen Gipslagen iibergeht.
Bei 580,90 in beginnen die Schichten des u n t e r e n Z e c h s t e i n s , dereń hangender Teil dem sonst an dieser Stelle auftretenden »Zechsteinkalk« des N orm alprofils ent- spricht, uud zwar zuoberst sandige graue fossilleere M ergel, die bei 591,10 m von fossilfiihrendem grauem M ergel unterlagert werden. Die Fossilfiihrung besteht hier aus schlecht erhaltcnen, unbestim inbaren Resten von Zwei- schalern und Armfufiern. D arunter folgt von 591,40 bis 592,82 m der rd. 1,4 m machtige bekannte K u p f e r s c h i e f e r . W ie im N iederrheingebiet iiblich, haben wir es auch hier mit einem hcllbraun-grauen, dunngeschichteten und eben- fliichig spaltendcn bituminosen M ergelschiefer zu tun Seiner Entstehungsgeschichte nach weist das von der Mehr- zahl d erF o rsc h er ais »Faulschlammbildung« und neuerdings von F u l d a 1 ais »kohligcr« Mergelschiefer bezeichnete G estein auf eine Einengung bzw. den Abschlufi des flachen Zeęhsteinm eeres vom W eltm eere hin, dessen hydrologische V erhaltnisse denen des heutigen Schwarzm eerbinncn- beckens ahnlich gew esen sein diirften. Wenn auch eine Erz- fithrung, mit Ausnahme gelegentlich vorhandener diinner
5 6 0 ,9 0
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5 9 3 ,0 2 5 9 3 ,1 2
6 0 0 ,3 0 6 0 0 ,4 8 6 0 0 ,7 0
Cenoman G riinesn dm it Basiskong/omerat r o t u- g r ijn g e fa rb te r s a n d ig e r Letten fein g esch ich teter graugetber Stinkdotomit get'laser ter g ra u er eisensohiissiger Oolomit nach dem Liegenden dunhler w erden d m it he/len Gipslagen wechsellagernd an d e r B a sis rótU cher A n h y d rit rottiche A n h yd ritz o n e w ech sella g ern d
m it Kalklagen
G ip ssfre ife n
k o m p a kter g r a u e r A n h y d rit m it gefegent/icher G ip sfu h ru n g
s a n d ig e r g r a u e r M e r g e l
fo ssitfiih ren d er locheriger M erg e l
b ra u n g ra u e r d u n n g esch ichteter fo ss/ffu h ren d e r K u p fe rsc h ie fe r
a n d e r B a sis g e s f r e if t e r Dolomit (M u tre rfio i Zechsfeinkong/omerat(ffuarx u. K itselschiefer - gerollein ungeschichfetem S a n d s te in ) h e lle r Sandstein
Trgnsgressicnsione, /laserig gesfreifter Sand
stein r.T.mitaufgearbeiteten Oo/omitbrocken
fe ste r heUgrauer g e s f r e ift e r Sen d stein
b r a jn r o t lic h e r S a n d stein
T oneisensteinkon gfom erat rctfich-griinge fa rb t e r Sch ie fe r ton mit karbonischen P fta n z e n re s te n F lo z
1 F u Id a : Zechstein. H andbuch d e r verg!eichenden S tratig rap h ic D eutschlands, Ecrlin 1935 S. 21.
Abb. 2. Schichtenschnitt des Zechsteins auf Schacht 3 der Zeche Brassert.
28. Juni 1941 G 1 ii c k a u f 383
sulfidischer Oberziige von Fiscliresten, m akroskopisch nicht beobaclitet w erden konnte, kann doch angenommen werden, daB aucli der Kupferschiefer auf Zcchc Brassert, wie zahlreiche iiltere Analysen anderer niederrheinischer Aufschliisse beweisen, nicht ganzlich »erzlos« ist, w enn auch sein Kupfergchalt bergwirtschaftiich oline jede Bedeu
tung ist. Im Hinblick auf dic zahlreichtn schon vorlicgcnden U ntersuchungsergebnisse des niederrheinischen Kupfer- schiefers1 ist hier von einer erneuten Untersuchung seines M etallgehaltes abgesehcii worden. Durch m ehrere Lósen zerfiillt das Kupfcrschieferprofil in drei bis vier, auch petro- graphisch etw'as ’voneinander abweichend entwickelte Packcn, dereń genauere m ikro-petrographische Untcr- suchung vorlaufig zuriickgestellt wurde. Sie diirfte aber fiir die Frage der Genesis dieser bem erkenswerten Ab- lagerung von Bedeutung werden.
Beziiglich der Fossilfuhrung sei erwahnt, dafi die
* Schichten des Kupferschiefcrs an Versteinerungcn nicht iibcrmaBig rcich sind. Zwar enthalt er lagenweise gróliere Mengen von Pflanzen- und Tierresten, die meist getrennt voneinander, bisweilen aber auch in der gleichen Schicht bzw. auf derselbcn Schichtflachc auftreten. Ober dic Ver- teilung der Fossilien hinsichtlich ihrer stratigraphischcn Lage konnte kein vóllig einwandfreies" Bikl gewonnen werden, jedoch scheinen sie den mittleren Teil des Profils zu bevorzugen (Abb. 2). Die aufgesammelten kohligen schwarzbraunen P flanzem este beschranken sich auf schlecht erhaltcne V ertreter von Landpflanzen der Koniferengattung Ullmannia, die aber eine naherc Bestimmung nicht zu- lassen. T rotz alTcr Bcmiihungen konnten die auf der Zeche Wehofen von mir gesamm elten farnartigen Reste verschie- dener fur den Zechstein des Niederrheingebietes vóllig neuer kleinblattriger Sphenopteris-Form en, wie S phe
nopteris hukukiana Gothau und Nagel und Sphenopteris gibbelsi Gothan und Nagel'-, hier nicht wiedergefunden werden. D em gegeniiber war die Ausbeute an ticrischcn Fossilien, und zwar ausschlicfllich an Fiscliresten, recht zufriedenstellend. Neben zahlreichen EinzelschuppSn wurden zwar anfangs nur bescheidene Reste unglcich- flossiger, nicht rein mariner Schmelzschupper, namlich des heringsalinlichen Palaeoniscus und des schollenartigen Platysomus, aufgefunden. Spater gelang es dem Saminler F r i e d l auficr einigen guten Vertretern von PaUieoniscus freiestebeni de Blainv. einen fast vollstandig erhaltencn Rest einer hochleibigen Platysom usart zu bergen, die m. W.
bislang im N iederrheingebiet noch nicht beobaclitet ist, und zwar eines P latysom us macrurus Ag. mit gut aus- gebildeten Zahnen (Abb. 3 ) 3. V ertreter d er in alteren Auf- schliissen des Bezirkes gefundenen Reste von Acrolepis und Pygopterus u. a. wurden nicht festgestellt.
Der Kupferschiefer schlieBt mit einęr sehr kennzcich-
; nenden, rd. 3 cm miiclitigcn feinstreifigen Lage gelb- grauen Dolomits ab, die in Form eines Kalkbandes auch
Abb. 3. Platysom us macrurus Ag. aus dem K upferschiefer von Schacht 3 der Zeche Brassert, rd. i/4 nat. Gr.
Aufnalime Dr. W olansky.
' K u k u k a. a. O. S. 3S7.
2 O o t h a n und N a g a l h a r d : K upfcrschieferpflanzen aus dem nieder
rheinischen Zechstein, Jb. PreuB. G eol. Landesanst. 42 (1921) H. 1, S. 440.
3 Die Beschreibung: dieses Rcstes w ird an an d erer Stelle erfolgen.
schon auf der Zeche A renberg-Fortsetzung von mir beobaclitet w u rd e1. Sie diirfte das Aquivalent der von M e in e c k e 2 niiher beschriebenen und ais :M utterflóz«
bezeichueten Gesteinszone in den ehenialigen Randgebietcn des Meeres darstellen, ,d. h. einer kalkig-tnergeligen, 7.. T.
dolomitischcn Schicht im unm ittelbaren Liegenden des Kupferschiefcrs, aus der der Kupferschiefer hervórgeht.
Nach einer von Dr. W i n t e r im Laboratorium der West- falischen B erggew erkschaftskassc ausgcfiihrten Analyse hat dieser Packcn hier folgende Zusam m ensetzung:
G angart (bes. S i0 2)...1,9 0/0 Feuchtigkeit ( H . O ) ... 0,9 0/0 Calciumcarbonat (C a C 0 3) . . . . 53,0 0/0 M agnesiuincarbonat (M gC 03) . . . 38,9 o/„
Eisencarbonat (FeCO s) ... 4,S^o Der Gliilwerlust betragt 45,3 o u.
Diese bem erkensw erte Sonderausbildung des Mutter- flózes, das hier reicli an diinnen Lagen von Schwefelkies ist, habc ich — wenngleich in einer anderen petrographi- schen Beschaffenheit — auch in Aufschliissen am Hiiggel ais eine etwa 0,30 111 machtigc Schicht eines plattig abge- sonderten, graubraunen bituminósęn Kalkinergels beob- achtet, der das Osnabriicker Karbon diskordant iiberlagert.
Unmittelbar unter dem M utterflóz folgt bei 592,82 m das sćhon aus vielen Schachtaufschliissen bekannte »Zcchstein- konglomerat«. Das im N iederrheingebiet haufig fehlende, aber auch ais mehr oder weniger grobes Konglomerat, wie z. B. auf den Zechen Graf M oltke und W eh o fen 3, aus- gebildete klastische Gestein ist hier in sandiger Fazies ais eine rd. 0,20 m machtige Lage grob bis feinen, ungeschich- teten hellen Sandsteins mit vereinzelten bis haselnufi- groBen, gut gerollten Quarz- und Kieselschiefergeróllen im hangenden Teil entwickelt. Kalkgerólle, wie sie auf der Zeche Wehofen^ beobaclitet wurden, oder fossile Reste scheinen zu fehlen. Offenbar handelt es sich hier um zer- stórtes Materiał des karbonischen U ntergrundes, das bei der Transgression oder besser Ingression des Zechstcin- meeres aufgearbeitet und w ieder abgesetzt worden ist.
Nach der geringen Grófie der Gerólle zu urteilen, diirfte der AufschluB darauf hinweisen, dafi wir uns hier weiter vom Siidrande des ehemaligen Zechsteinm eeres, dessen Verlauf man noch nicht genau kennt, nach innen zu be- finden. Nach dem Liegenden wird der ein schwach kalk- haltiges Bindemitte! fiihrende Sand, der wegen seiner starken Beteiligung von Feldspatkórnern ais »Arkosesand- stein« anzusprechen ist, bei 593,02 111 von einer eigenartig ausgebildeten, in der ganzen Schachtscheibe nachweis- baren und etwa 0,10 m machtigen geflasertcn und gewellten, streifigen Sandsteinzone mit eingelagerten gipsfiihrenden kieseligen Eisendolomitbrocken begrenzt. Sie diirfte die eigentliche Transgressionsflache des Zechsteins darstellen , (s. Abb. 2).
Bei 593,12 m setzt das K a r b o n mit festem hellgrauein, braungestreiftem Sandstein ein, ohne eine sichtbare Dis- kordanz erkennen zu lassen. Yon der zumeist unterhalb der Zcchsteiniiberlagerung auftretenden, noch nicht ein- deutig geklarten )>Rotfarbung« der obersten Schichten des Steinkohlengebirges ist hier nichts zu bem erken. Es handelt sich dabei um Flam m kohlenschichten (O berstes W estfal C), und zwar um die hangendsten bislang im Ruhrbezirk aiif- geschlossenen Ablagcrungcn — schatzungsw eise rd. 250 111 iiber Flóz Loki —, deren genauere stratigraphische U nter
suchung noch aussteht. Bei 594,30 in nimmt der helle Sand
stein eine braune Farbung an. An seiner Basis fiilirt er von 600,30 bis 600,48 111 ein Band von Toneisenstein- konglomerat. Es folgen rótlich bis griin gefarbte Schiefer- tone mit kennzeichnenden karbonischen Pflanzenresten, wie Sigillariostrobus sp. und N europteris sp., die bei 600,70 111 mit einem Kohlenflóze abschlieBen.
i Ku k u k a. a. O. S. 909.
a Das U e se n d e des K upfcrscliiefers, ]b . PreuB. O eol. L andesanst. 31 (1911) H .2 S. 253.
» K u k u k a. a. O . 1912 S.909.
384 O l u c k a u f 77. Jahrgang, Heft 26
Z u s a m m e n f a s s u n g .
Der neue ZechsteinaufschluB auf Schacht 3 der Zeche Brassert hat unser Wissen von d er E rstreckung dieser Formationsdecke nach Siidosten iiy Gebiete d er Brassert- staffel erw eitert. Gleichzeitig lieferte dic Untersuchung
der G esteinsfolge des neuen Zechsteinprofils einen will- kommenen Beitrag zur Vertiefung unserer Kenntnis von der faziellen Ausbiidung und den palaogeographischen Verhaltnissen d er m ittleren und unteren Zechsteinschichten am O strande ihrer heutigen V erbreitung im Niederrhein- gebiet.
Die W iderstandsfahigkeit der Frostwand beim Schachtabteufen nach dem Gefrierverfahren und ihr EinfluB auf den Schachtausbau.
Von Dipl.-lng. A dalbert J o n a s , Dusseldorf.
(ScliluB.)
10 --- 1---1___________ i_______ i
o 10 20 30 h 36
Abb. 4, Tem peraturyerlauf beim Abbinden von Purzem ent (je 12 kg Zem ent, ohne Isolierung).
70 20 30 h W
Abb. 5. Tem peraturyerlauf beim Abbinden von Beton in Kieselgurisolierung; M ischungsverhaltniś 1 :3.
Das K unrenbild zeigt die explosionsartige Freiw erdung der W arme bei den Tonerdezem enten; .ahnlich, doch w eniger stark verhalten sich Eisenportland- und Portland- zement. Der Hochofenzement gibt die W arme nicht sehr rasch ab, entwickelt sie aber friiher und h a lt sie fiir langere Zeit. Fiir die Verwendung in Gefrierschachten ist er also am giinstigsten. Ebenfalls kann der Eisenportland- zement in Betracht gezogen werden. Das W armebild der Żenienie im Beton (Abb. 5) bestiitigt das E rw artete und zeigt ferherhin, dafi je nach den Umstanden auch der hochwertige Toncrdezement durch seine hohe und schnelle W arm eentwicklung yerw ertbar sein kann.
Bei den Uberlegungen iiber das G efrieren des ab- bindenden Betons im Oefrierschactit w ird auch heute noch die Meinung yertreten, daB zum mindesten eine gewisse Schicht des Betons am F rostkórper zerstórt w ird. Dem w iderspricht aber der Vertuch in Ubereinstimmung mit der Erfahrung (Abb. 0). Die Tem peraturen iin G ebirge und in der Grenzschicht des Betons lassen erkennen, dali eine Erwśirmung des Gebirges stattfindet, und dali Tage
In jedem Falle konnen die Bestandteile des zu ver- wendenden Betons, Zuschlage und Zement, durch be
sondere Versuche festgelegt werden.
An Zem entsorten stehen zur Verfiigung: Portland-, Eisenportland-, Hochofenzement und Tonerdezement.
Die W arm eentw icklung des Zementes in reinem Zu- stande (Abb. 4) gibt w ertvolle Fingerzeige, da der Zement nicht nur dem B.eton seine Festigkeit, sondern auch durch seine W arme die Abbindefahigkeit ermóglichen soli, ehe er einfriert. Dieser Zeitpunkt muB móglichst weit hinaus- gezogen werden.
Der Frost und der Beton.
a) D ie F e s t i g k e i t d e s u n t e r F r o s t a b g e b u n d c n e n B e to n s .
Die F rosteinw irkung auf den Beton im Gefrierschaclit und um gekehrt die Frostw and der W arm eeinwirkung des Betons haben friiher ebenfalls AnlaB /u weitgehenden Mci nungsyersch iedenh eiten gegeben.
Da d er Beton einen Bestandteil des Schachtausbaues bildet, dessen Festigkeit statisch eine Rolle spielt, muB sein Verhalten im F rost gekliirt sein. Zahlreiche Versuche geben iiber den AbbindeprozeB im F rost AufschluB. U. a.
sind hier dic Versuche von Professor G r i in , Leiter des Instiiuts fiir Zeinentforschung in D usseldorf, zu erwahnen.
Die Tcm pcraturgrade, mit denen der Beton in Beruhning kommt, erreichen in den Gefrierschachten etw a 15° C,
"seiten m ehr; bei den jetzigen tecfinischen Bedingungen weist die Luftteinperatur im Schacht Kiiltegrade von S° C bis 10° C auf. Die Fragen nach der Festigkeit des Betons sind also berechtigt. Bei den Untersuchungen w ar Beton yerschiedener Zusammensetzung auf seine Festigkeit zu prufen und vor der Festigkeitsprobe der Kiilte unter ahnlichen Verhaltnissen wie im Schacht aus- zusetzen.
Bei der E rprobung der Zuschlage handelt es sich um das giinstigste V erhaltnis der M ischung der bekannteu Kornklassen fiir Sand und Kies. Die Versuche haben ge
zeigt, daB jedw edes iMaterial zu yerwerten ist, wenn die Mischung der Kornklassen fach- und sachgemafi erfolgt.
___Tonerdezement a ___Porłlandzeirient x __Eisenportland zement y ___hochofenzement z
. — tufttempera/ur
A
______Tonerdezement a ______Porttandzement x ______tisenporttandzement y ______Hochofenzement z ______Lufttemperatur
28.Juni1941
G l u c k a u f
385vergehen, ehe diese Grenzschichl ebenfalls gefriert. Dieser Versucli w ird durch. die Praxis bestiitigt:
Wcrdeii Tiibbinge eingebaut, die eine Betonhinter- fiillung vori 40—60 cm erhalten, dann ist die W irkuhg der Abbindewarme durch FernmelSeinriclitungen am Ge- frierrohr, d. h. oft auf 2 2,75 m Entfernung sta rk zu spiiren. Stofiteinperaturen, dic nach 6 - 7 Tagen am Fulie des eingebautcn Satzęs gerrtessen w erden, zeigen Er- hólnmgen um m ehrerc G rade.
Im Laboratorium w urde festgestellt, dafi der Beton, ehe er einfriert, bereits erhebliche Festigkeiten erreicht.
Ferner ist es Tatsachc, dafi beim Auftauen des Betons der Abbindeprozefi beschleunigt Wieder einsetzt, er wird also durch das Einfrieren des Betons nicht ab- gebrochen, sondern nach den ueuesten U ntersuchungen1 nur verlangsam t. Versuche haben auch ergeben, dafi der E rhartungsvorgang bereits bei einer T em peratur von etwas unter 0° C v erstarkt wieder einsetzt. W eiterhin konnte durch Vcrgleichsvcrsuche nachgewiesen w erden, dafi der Beton, der F rost unterw órfen wird, etwa 80 "o der F estig
keit des entsprechend normal abgebundenen Betons er- rcicht. Somit hat man es in der Hand, durch Wahl des Zementcs uncl der Zuschiagstoffc von der Norm alfestigkeit au&gehend die erforderliche Festigkeit des in F rost ab- gebundeneh Betons von 300 kg/cm - zu erreichen. Bei der Beurteilung d er Betonfestigkeiten nach Laboratoriums- verśiichen mul! man beriicksichtigen, dafi die Vcrsuche an kleinen Kórpern von 20 cm Kantenlange nach den Normen durchgefiihrt w erden, w ahrend es sich in der Wirklichkeit um grofie Massen handelt. Die W armeentwicklung ist ent- sprecherid viel starker, die bis zum Einfrieren errcichte Festigkeit auch hóher. Aus dem Verhalten des Betons im F rost kann fiir die Praxis des G efrierverfahrcns der w eitere Riickschlufi gezogen w erden, dafi das Auftauen eines Frost- schachtcs stets von innen zu erfolgen hat. Sobald der Beton au fg d a u t ist, beginnt unter dem Schutz der noch stehen- den Frostm auer der restliche Erhartungsprozefi, d. h. w ird schlieBjich der volle Druck auf den Ausbau erreicht, dann ist cr in seiner Festigkeit den Erfordernisscn gewachsen.
Eine Zeitlang ist auch das Fiir und W ider in bezug auf Guli- und Stampfbefon erórtert worden. Es besteht die Meinung, dafi die Konsistenz des Gufibetons, d er beim U nterhangen verw endet w ird, zu geringeren Festigkeiten gegeniiber dem Stampfbeton fiihren miisse, was somit gegen das Unterhangen sprechen wiirde. Von dem Ge-
1 M u B g n u g : Betontechnische E rfahrungen beim Ausbau eines Ge- frierschachtes, Miłt. Forsch.-A nst. G utehoffnungshiitte-K onzern 8 (1940) S.79.
danken ausgehend, daB zuviel W asser einen Teil des Zementes zum Ersaufen bringt und dali weiterhin die Korn- grólie des Kiessandes im Gulibeton geringer ist, glaubt man den Gulibeton fiir w eniger w ertyoll ais den Stam pf
beton halten zu mussen. Nun ist der untertage verwendcte Gulibeton in seiner Zusam m ensetzung wesentlich anders ais der iibertage benutzte; w ahrend iibertage der Gulibeton einen feineren Zuschlag erhalt, ist der Gulibeton im Schaclitbau in genau gleicher Zusam mensetzung moglich, da die Kórnuug wie beim Stam pf
beton bis 30 mm betragen kann.
Da aber die Bedenken wegen der flussigercn Anmachart des Gulibetons theorctisch nicht zu zerstreuen waren, w urde auch hier der praktische W eg des Vcrsuches im Laboratorium beschritten. Im Auftrage und nach Amyeisung zweier G esellschaften,desThyssen- und des Haniel-Konzerns, fiihrte das S tuttgarter H ochschulinstitut von Professor G a b e r 1 diese Ver- suche durch, die den Nachweis crbrachtcn, dali der Gulibeton bei geeigneter Zusam mensetzung auf dic gleiche Stufe wic der Stam pf
beton gestellt werden muf).
Vou diesen Erkenntnissen iiber den Beton im F rost wird w eitgehend Gcbrauch gem acht und dem Beton nuntnehr die Auf- merlęsahikeit, dic ihm ais mit- bestimmendem Ausbaumaterial zu- erkannt werden mufi, geschenkt.
b) D ic F e s t i g k e i t d e r F r o s t w a n d u n d d ie A b b i n d e w a r m e d e s B e to n s .
Hinsichtlich d er Einw irkung der Abbindewarme auf dic Frostm auer herrscht Unsichcrheit. M a r b a c h 1 z. B.
glaubt Tonerdezem ent wegen seiner hohen Abbindewarme ablehnen zu mussen, R o e le n - dagegen wirft die Frage auf, ob nicht gerade hochwcrtige Zemente zu wiihlen sind.
Marbach und andere? schcn eine G efiihrdung der F ro st
mauer durch die Abbindewarme. Eindeutige Antworten hierauf sind nicht gegeben worden. Durch Uberlegung und Rechnung habe ich versucht, sie zu finden.
Bei der Betrachtung und Bewertung solcher Wartnc- prozesse wird haufig in den Fehler verfallen, die Tem pe
ratur der W arm em enge gleichzusetzen. Die Tem peratur gibt nur ein Bild der erzeugten W arnie, wahrend es fiir die wirksame W armemenge noch die Zeitdauer dieser E nt
wicklung ' und die spezifische W arm e sowie die Leitfahig
keit des betreffenden Stoffes zu beriicksichtigen gilt. Wenn die Tem peratur SO0 C, oder bei besonders hochwertigen Zementen etwa 80° C bis i 90° C betragt gegeniiber -- 8° C bis — 16? C des SchachtstoBes, dann ist mit dieser oft zu hórenden GegeniibersteHung eine "Gefahr« fiir die Frostw and nicht erwiesen. Die A ufstellung einer Warme- bilanz der positiven und negativen W armeeinheiten ist zur Beurteilung solcher Fragen unbedingt notw endig, und be
sonders ist ihre Reaktionsfahigkeit in Betracht zu ziehen.
1 a. a. O.
2 R o e l e n : T u bbingausbau du rch U n terhangen d er T iibbingringe in G efrierschachten, G luckauf 74 (1938) S. 561.
-11 G r i i n und B e c k t n a n n : U ntersuchungen iiber die A bbindetem pe- ra tu re n von Beton und ihre N utzanw endung beim A usbau eines G efrier- schachtes, Zem ent 21 (1932) $ .3 6 : ». . - . . die d u rch d ie A bbindew arm e h ervorgerufene T em p eraturerhdhung w ar an d erseits a b e r auch nicht so stark , daB eine G efahrdung d e r Eisw and cintrat. Es ist jedoch nich t aus- geschlossen, daB bei V erw endung von T onerdezem ent eine D urchbrechung d e r Eiswand eingetreten w are, denn die T em p eratu r w urde in diesem Falle sicher so hoch gew o rd en sein, daB die G efrieranlage nicht ausgereicht hatte, um die F ro stsp e rre aufrechtzuerhalten*.
MefisteUe 0 - Laugentemperatur
" 7 - ruęasanasentm
•' 2 - Grenzschicht: FHeftsand - Beton
” 3 - Yerlorene Schicht: Beton wcm vom FHeftsand enfernt
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____ » v = Jnnensch/chf: •> 20 >r » » >•
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Abb. 6. Tcm peraturverlauf in einem gegen eine Frostwand anbetonierten Betonkórper. Versuch l.
3S6 O l u c k a u f 77. Jahrgang, Heft 26
W armetcchnische Vorgange mufi man stets unter Be- achlung der W armegesetze betrachten. In Abb. 7 sind die angenommenen d er Praxis angeglichenen Verhaltnisse ais Beispiel niedergelegt. M it den verzeichneten Ma fi en stehen je m Scliachtteufe 0,35 tn3 gegeniiber 5 m3 Frostm auer, wobei die Abmessungen der Frostm auer ais M indestwerte angesehen werden.
Diese Frostm auer mit — 10° C Durchsclinittstcm peratur ais Anriahme hat einen negativen W arm einhalt von:
kcal 1. Gestein mit einem spez. Gewicht im Durch
schnitt von rd. 2 10 000 kg und einer spez.
W arnie von im Durchschnitt 0,2;
W a r m e i n h a l t ...■ 20000 2. W asserinhait 10»o (25®/o) = 500 1 (1250 1)
mit einer spez. W arnie des Eises von 0,5;
W a r m e i n h a l t ... 42500 zus. 62500 bzw. bei 1250 1 W a s s e r ... ... . 106250 insges. 126250 3. Zugefiihrt werden taglich durch den fort-
laufenden G efriervor'gang einer fiir obige Verhaltnisse berechneten Anlage je m Ge- frierrohr ...rd. 700 Dcmgegeniiber steht der Beton mit 700 kg Gewicht und somit 130 kg Zement.
Die Abbindewarme von geringw ertigem Portland- zement ist
nach 3 Tagen 102 kcal/kg
7 „ 108
„ 28 „ 114 „
Die W armeentwicklung des hocliwertigen Novo- zcmentes (Thyssen) ist
nach 3 Tagen 132 kcal kg
? „ 137 „
„ 28 „ 145
Die W arm eentw icklung ist also allgemein in drei Tagen nahezu abgeschlossen. Im \orliegenden Beispiel werden in dieser Zeit beim Novozement rd. 17000 kcal frei. Es stehen also
rd. 64000 neg. W E gegeniiber 17000 pos, W E bzw. 127000 neg. W E gegeniiber 7000 pos. WE.
Bemerkt sei noch, dafi die M inuswerte fiir die Teufe von 500 m und d e r hierfiir notwendigen G efrieranlage etwas zu ungiinstig gcw ahlt sind.
Es ist nun nicht richtig, dafi sich die W irkung dieser beiden gegcnsatzlichen Warmemengen in einer einfachen Rechnung der Subtraktion ausdriickt, wobei alierdings je nach den Umstiinden Frostm auern in »Gefahr« geraten konnten. Auch der W armeaustausch vollzieht sich nach ge- wissen bekannten physikalischen Gesetzen, wie die elek- trische Strom ung, die W etterfuhrung, die W asserstróm ung usw., kurz, auch fiir die W annę gilt, dafi sie durch FlieBen von einem Pol zum anderen Pot gelangt und dabei die E nt
fernung der beiden Pole, also einen W iderstand uberwinden
mufi, was um so rascher geschieht, je groBer das Tem pe- raturgefalle ist, und um so Iangsamęr, je groBer die E nt
fernung ist. Somit braucht die Reaktion zweier W iinne- mengen Zeit.
Diese Reaktionszeit ist im Laboratorium bei den kleinen Versuchsmengen an Beton mit etwa 3 —5 Tagen erm ittelt w orden; praktische Beobachtungen ergeben unter den ge- nannten Verlialtnissen, daB mindestens 7 bis 9 Tage vergehen, bei gróBeren Betonmengen sogar 14 Tage, ehe der Beton eingefroren ist. W as diese Abbindezeit fiir die Festigkeit bedeutet, braucht nicht w eiter cró rtert zu werden.
D er W armeaustausch geh t nach zwei Richtungen vor sich, einerseits nach innen zum G efrierkreis hin, anderseits durch den Tiibbingausbau zum Schacht, wo die W etter- fiihrurig fiir den Ausgleich der W arnie sorgt.
In welcher Richtung der Austausch am grófiten ist, zeigt die Oberlegung. Nach dem G ebirge zu hat der W arm eaustausch eine zicmliche Entfernung zu iiberbrucken, wenn man den Abstand der beiden W armequellen, Beton und G efrierrohr, in Betracht zieht.
Nach der anderen Seite steht der Beton in unm ittelbarer Beriihrung mit stets wechselndeii Luftschichten. Die Trennungsw and aus Eisen, das der W arm e praktisch wegen seiner hohen Leitfahigkeit keinen W iderstand ent- gegcnsetzt, ist ohne Bedeutung. Die Aimahme, dafi der W armeaustausch nach dieser Seite hin iiberwiegen mufi, wird auch durch die Rechnung nachgewiesen.
Fiir den Obergang d er W arm e yon festen Kórpern a u f Gase, hier Luft, liegen Untersuchungen vor, die in einer Formel ihren Ausdruck fanden. Diese Formel gibt, in unserem Falle ausgew ertet, guten Aufschlufi, wenn man auch bei allen warmetheoretischen Rcchnungen im Berg
bau davon ausgehen mufi, dafi sic selbstverstandlich nicht absolut, sondern nur relativ zu werten sind. Die Voraus- setzungen, unter denen ein W armeaustausch vor sich geht, sind so mannigfach, dafi sie in eine mathematische Formel nicht zusanimengfefafit w erden kónnen.
Nachstehende Form el, die zur Rechnung benutzt wurde, gilt fiir den Zustand ruhendćr Luft. Der Zustaud ruhender Luft besteht im Schacht nicht, im Gegenteil, die unregelmafiige Teil ling der Tiibbingswand durch Flanschen und Rippen bedingt eine turbulente Strom ung, die den W armeaustausch begiinstigt, die Flansolien und Rippen selbst vergróI5ern die Oberfliiche des warm eabgebenden Eisens. Abei* fiir die vorliegende Betrachtung geniigt die vereinfachte Rcchnung vollkomtnen. Die F orm el1 lautet:
k Darin bedeuten:
Q die W armemenge in kcal,
F die w arm eabgebende Flachę in n i2, tu die Tem peratur im Beton in °C, t 0 die Lufttcm peratur in °C,
l/k den W iderstand des Wiirmeweges.
Im einzelnen ist
1 = 1 ‘V
■ k “ « \ v Hierin bezeichnen
ew die Tiibbingswandstarke in m,
Xw den W arm eleitkoeffizient von GuBeisen, -- den W arm eiibergangsw iderstand von Luft.
a
Dieser W arm eiibergangsw iderstand wird ausgedriickt durch die Formel
1 H i r s c h : Die KSitcmaschine, 2. Aufl. Berlin 1932.
Abb. 7. Beton und Frostm auer bei 500 m Teufe.
28. J u n i 1941 G l u c k a u f 387
m - m ]
'100/ M00 |
Die Bedeutung der einzelnen Zeielien ist:
C = Strahlungskonstante fiir Gufieisen = rd. 4, T„. absolute Tem peratur der Tubbingswaticl,
T„ absolute Tem peratur d e r Luft, t entsprechende T em peraturen in °C:
tw - + 30° C ty - 80 C
H Hóhe der der U ntersuchung zugrunde gelegten W and, ein Faktor, der aus den besonderen Griinden des vorliegenden Falles mit 1 an- genommen worden ist.
Mit den genannten W erten erhalt man 1 = '. oC i -JiSfL1 u 6,6 m2 -h
Fiir eine Tubbingsw andstarke von 130 mm in An- lęhnung an das in Abb. 7 gegebeue Beispiel und einen Kocffizicnten X.v - 43 ist
so daB i _ 51 k = 330
e*
K wird.
1 r kcaL
330 ' m2 • h’
Bei ruhender Luft ergibt sieli nun, daB die aus dcm abbindenden Beton durch die Tiibbingswand an die Luft abgegebene W arnie den W ert 147 kcal/h oder 3500 kcal/Tag erreicht.
Die Abmessungen zu diesen Berechnungen sind der Abb. 7 entnommen.
Die bei ruhender Luft durch die Tiibbingswand ab- geleitcte W arnie ist theoretisch in 5 Tagen so hoch wie die in den drei Tagen entwickelte Abbiiidewiirine. DaB die W armemengc, die nach der Gegenseite abgefiilirt wird, im Verhaltnis nur gering sein kann, ist einleuchtend.
Wclche gróBcren -Warmemengen dem Beton aus dieser kleinen Flachę von 0,6 ms bei bew egter W etterfiilirung entzogen werden kónnen, ist leicht ersichtlich. Man sieht auch, daB, je hoher der W assergehalt der Schichten ist, desto yortcilhafter dic Anwendung hochw ertiger Zcmcnte, die beim Abbinden groBe W armemengen cntwickeln, ist.
Eine Erhóliung der Tem peratur im F rostkórper bei ahnlichen Verhaltnissen" wie den in dcm Beispiel nieder- gelegten durch den abbindenden Beton von rd. 2° C ist beobachtet w orden. Das wiirde bei der vorliegenden Rechnung einen Verbrauch von rd. 7,2 f/o und unter der Annahme von 25 o/o W assergehalt von nur rd. 4,1 o/o der im F rostkórper gespeicherten Kaltemenge bedeuten.
Da man in den Teufen um 500 m im G ebirge aber eine D urchschnittstem peratur von m indestens —20“ C ver- langen muB, ist eine Einw irkung wie die beobachtete durch den Beton ais ungefahrlich zu betrachten.
Die A usfiihrungen geben also Antw ort auf die an- fangs gestellte Frage. Bei richtiger technischcr Durch- fiihrung des G e fric n e ifa h re n s ist weder d er Beton bei seiner Entstehung noch die F rostm auer in ihrer Stand- fcstigkeit gefahrdet. Die Losung ist einfach, wenn man die wechsclseitigen Bezichungen beider kennt und die tech
nischen Bcdingungen entsprechend gestaltet. Dann sind die Sicherheit w ahrend des Abteufens und die Fertig- ste llu n g d e s G efrierschachtes gew ahrleistet. Die Frostw and in ihrer W irksamkeit w ahrend dieser Zeitdauer des Ge- frierschachtbaues ist erkannt und klar. umrissen.
Der Auftauprozefl.
Es gilt nur noch die Frage zu beantw orten, wie die Frostw and sich w ahrend des, Auftauens yerhalt. Ihr Ver- halten w ahrend der Zerstórung hat besonders aus AnlaB
d e r Zusammenbriichc von Gefrierschachfen zu Betrach- tungen g e ftih rt’.
Kurz gefaBt ist da zu sagen, daB der V organg des Auftauens nur die Um kehrung der bisherigen Erkenntnisse d arstellt m it den entsprechenden Ruckschliissen, dic aus dem Schwinden der T em peratur zu ziehen sind.
In yielen E rórterungen findet man die A uffassung ver- treten, dafi beim Auftauen die Frostw and »plótzlich zer- brichta und plótzlich der Druck auf den Schachtausbau frei w ird 2.
Der Ausdruck »plótzlich zerbrechen« zeigt, dafi die Vorgange beim A uftauen3 in • zweierlei Hinsicht nicht genau erkannt werden. Mit Zerbrechen kann man nur einen Vorgang bezeichnen, der sich raumlich auswirkt. Es kann daher der Frostm antel nicht so ; dunn« werden, dafi der vom Gebirge, d. li. von aufieu her, w irkende Oberdnick
" d e n . Frostm antel nach der Scliachtwandimg zu zcrbricht.
In diesem Falle allerdings wiirde sich schlagartig dei*frei- gewordene Bóschungsdruck einseitig auf den Tiibbings- ausbau legen.
Dies kann aber nicht in dcm angefuhrten Sinpe ein- treten. Der A uftauvorgang braucht auch Zeit, d. h. dic Frostw and wird von innen und von aufien. angegriffen, die Starkę nimmt langsani ab. Beriicksichtigt man aber besonders, daB, wie die Beobachtungen zeigen, die Spitzen- tem peratur im M inuswert sclmell abfiillt, dann ist die Festigkeit d er Frostw and bald nicht m ehr sehr hoch. Man w ird daher folgern kónnen, dal) dic »innere Frostwand«
lange vor ihrer wesfentlichcn Z erstórung den Zeitpunkt erreicht hat, zu dem sie ihre Sicherheit langsam aber stetig vcrloren hat. In viel kurzerer Zeit, ais vicle annehmen, w ird die Norhandene Frostm auer trotz einer M achtigkeit von vielleicht noch einigen M etern plastisch werden und dem Druck nicht standhalten kónnen, wenn der Schachtausbau nicht vorhanden ware.
Die Festigkeit sinkt, der Druck auf die F rostm auer steigt; in zunehmendeni Mafie wie d er Druck von der Frostm auer nicht m ehr aufgenommen w ird, in dem Mafie w ird er w eiter gcleitet, und der Schachtausbau ubernimmt die cndgiiltlge Aufgabe. »Schlagartige« Beanspruchungen kónnen also nicht auftreten. Findet d er Auftauprozefi unbeeinflufit von besonderen aufieren Umstanden statt, so kann der Schachtausbau also durch das Auftauen nicht in G efahr geraten.
A llerdings besteht die Móglichkeit, dafi der Auftau
prozefi in den yerschiedenen Teufen unregelmafiig vor sich geht. Solange er gleichmaBig yerlauft, spiclt diese Un- rcgelmafiigkeit noch keine Rolle. Ob der eine Teil der Schachtauskleidung friiher oder spater unter yollen Druck kommt, hat nichts zu bedeuten.
Anders ist der Fali bei standfestem G ebirge zu beur- teilen, d. li. wenn die Festigkeit im Zusam mcnhang d er Gebirgsteilchcn grofier ist ais der W asserdruck, wenn also nur der W asserdruck beim Auftauen zu beriicksichtigen ist. Aber auch hier ist ein »Zcrbrechen« der F rostm auer nicht móglich, denn das W asser kann erst fliefien, wenn das Eis in den G ebirgsporen aufgetaut ist und den W eg fiir das zudrangende W asser freigibt. Hierbei ist zu be- acliten, dafi d er Beton des Schachtausbaues porós und w asseraufnahm efahig ist. Solange das W asser noch strómen
1 S c h m i d : Das Abtcufcn d es Schachfes A ugustę Vicforia 4, Gliick- auf 66 (193^) S. 597; Der N eubau des eingąsturzten Schaclitcs A ugustę Vic(oria 3, Gluckauf 71 (1935) S.1C69.
* S c h l a t t m a n n , a .a .O .
3 Aus cinein cffiziellen Scliriftstuck: . D er A uftauprozefi soli in der H auptsaclie a u f uaturlichem W cgc durchgefulirt w erden, d . h. vom Schachtinnern her d u rch d ie W etterfiilirung. Es bildet sich allm ahlich ein frostfreier R ing rund um die Tiibbings, d e r d e r Tubbingsaule gestattet, auBer je d e r Spannung zu kom m en, und dem Beton, d en durch den Frost unterbundenen ErluirtunffsprozeB fortzuse</en, und. zw ar alłes u n ter dem Schutz d e r noch vorhandcncn Frostm auer. die jeden Druck des anstchendcn O ebirges auf den A usbau z u n ‘ac*-st nocli verh in d ert . . . . Sobald in den G efrierrohren Tem peraturen von 0 ° C und im Zwischen beton solche von -f 3 ° C erreicht sind, ist d e r A uftauprozefi im H inblick auf die Sicherheit des Schachtes praktisch a b g e s c h lo s s e n ...*
38S G I ii c k a u f 77. Jahrgang, Heft 26
kann, tritt kein einseitiger Druck ein. Statisch richtig bemessenc Scliachtauskleichingen und richtig gefiihrtcr AuftauprozeB w erden den Schacht zu jedem Zeitpunkt sichern. Bei den Schąchtzerstórungen liegen andere G runde vor, dereń E rórterung nicht in den Rahmcn dieser Arbeit gehort.
Zusam menfassung.
Die Planung d er Frostm auer unter Berucksichtigiing ihrer Festigkeit erfo rd e rt ais erstes die Beachtung des fiir die jewciligen Verh,:iltnisse im G ebirgsaufbau, in der Schachtteufc und im Schachtdurchmesser sowie in den
Frostwirkungen besten Gefriersehachtausbaues.
Die W ahl dieses Ausbaues erfolgt statisch nach Domkę und nach abteuftechnischen Gesichtspunkten. Es w ird fest- gestellt, dal? fiir den G efrierschacht bis in groBe Teufen der Tiibbingausbau mit Kiesbeton am geeignetsten ist, so dal! je nach den besonderen Bcdingungen, die vor- liegęn, die Einfach- oder Doppelsiiule eingesetzt werden kann. Ihre Bemessung ergibt die innere Begrenzung der Frostwand.
Zur Frage der fiir die Sicherung des Schachtes uud seiner Belegscliaft notwendigen Frostw andstarken werden die W ege des Versuchs — Beeringen —, der statischen uberlegungcri — Domkę — und der Berechnungen zur Er- m ittlung der F rostw andstruktur nach mathematisch- pliysikalischen G rundsatzen gepriift. Dereń Zusammen
fassung ergibt: N ur die »innere Frostwand« mit ihrer durch gleichmaBig tiefe Tem peratur gegebenen Festigkeit bietet die Sicherheit; dic lauRere Frostwand« gew ahrt lediglich eine zusatzliche Sicherheit von unbekanntem Zahlenw ert und erfiillt ais Isolation der ińheren Frost- w and gegen die E rdw arm e einen wesentlichen Zweck.
Die Festigkeit und die Eigenschaft der Plastizitat gefrorener lockerer bzw. kliiftiger Massen bedingen Tief- frost von mindestens 20° C, wenn die Frostm auerstarke von Schachten mit zur Zeit bekannten normalen Ab- messungen in technisch und wirtschaftlich tragbaren Grenzen bleiben soli. Bei Schachteu yon mehr ais 500 m Teufe sind die Bedingungen zu verscharfen.
Die Plastizitat und die Unsicherheit hinsichtlich der anzutreffenden Schichten und ihrer Bruchfestigkeit er- fordern eine zusatzliche technische Sicherung durch das U nterhangen der Tiibbinge. Das U nterhangen w ird aber nicht bedingt zum E rsatz des vorlaufigen Ausbaues, weil dieser etwa bei Frostliicken, Stórungen des G efrier- betriebes usw. versagt. Eine Sicherung des Schachtes liegt namlich auch darin, dafi W arm eprozesśe einer Reaktionszeit bediirfen. Aus diesem G runde steht der Ver- wenduiig hochw ertiger Zemente auch nichts im Wege, sondern es ist ihnen der Vorzug zu geben.
Die gegenseitige Beeinflussung und Schadigungen des abbindenden Betons und der Frostw and treten nicht in dem gefiirchteten AłaBe auf. Die erforderliche Festigkeit des Betons kann durch geeignete Zusam m ensetzung erreicht werden.
Der Atiftauverlauf stellt nicht nur physikalisch, sondern auch in seiner Auswirkung den uingekehrten V organg dar.
Bei abnehmender Tem peratur sinkt die Festigkeit der Frostw and, und die Frostm auer w ird plastisch. Beide Griiiide lassen den Schluli zu, dali d er Ausbau seine Auf
gabe iibernimmt, lange bevor die Frostm auer wesentlich zerstórt ist.
Zerstórungen von Schachtausbauten sind auf andere ais in d e r Struktur der Frostw and liegende G runde zu-
riickzufiihren. '
U M S C H A U
D e r K u r v e n z i e h e r fiir F ó r d e r w a g e n . Von Ingenieur Paul N iis s e r , W uppertal.
Der vor kurzem hier veróffentlichte Aufsatz von M a l t e r iiber eine neue W agenum setzvorrichtung fiir Full- stellen »Die Kleinkurve«l gibt mir Veranlassung, auf den seit- einigen Jahren itn Betriebe erprobten Kurvenziehcr der Bauart N euenburg hinzuweisen, der so weit entwickelt ist, dal) er allen Leistungsanspriichen geniigt und sich der E igenart fast aller órtlichen Verhaltnisse anpassen IaBt (Abb. 1 - I ) - . ! m wesentlichen findet diese Einrichtung an Fiillorterii und Ladestellen Verweridung, wo enge Ratim- vertialthisse grolie W agenum laufe nicht gestatten oder dereń Schaffung im Verhaltnis zur F orderung zu kost-
-r » w ....>— «r-—^ v » > i i » i 'w f T Abb. 1. Kurvenzieher fiir einflugeligen A bbaubetrieb.
Abb. 2. Kurvenzieher
mit beiderseitiger Durchfahrtsmóglichkeit.
Ein w esentlicher Vortcil des Kurvenziehers gegeniiber anderen behelfsmafiigen Einrichtungen liegt darin, dafi er
> G liickauf 77 (19-11) S. 23S.
- H erstcller ist die M aschinenfabrik H em scheidt in W upperlal.
besonders gceignet ist, einzelne W agen vorzuziehen, die olmchin in den weitaus meisten Fiillen einzeln anrolien.
Der V organg, dali mit Hilfe eines H aspels der ge- schlossene Zug erst noch zu einer Vorzieheinrichtung durch das llm lenkgestange gezogen w ird, fiitlt hierbei fort. Da d er Kurvenzieher die einzelnen W agen an der Achse fafit, ist die zusatzliche Beanspruchung der Kupplung wahrend des K unenzugs vertniedcn. Durch entsprechend gcw ahlten Abstanil der Mitnehmer beim Kurvenzieher kann der Um- laufradius aulierst gering gehalten werden, da keine Riick- sicht erforderlich ist auf die gestreckte Lange der Kupplung in Verbindung mit der Móglichkeit des Stofiens der Kasten- ecken. So benótigt ein norm aler Fórderw agen bis -150 mm
Abb. 3.. Anwendung bei seitlich vom Q uerschlag stehenden Aufbruchen.
28. J u n i 1941 G l u c k a u f 389
Raclstand nur einen m ittleren Utnlenkraditis von 1500 nim, Beim Durchziehen geschlossener Ziige ist der Umlcnk- radius in der gleichen Weise zu erm itteln, wie es in dem Aufsatz iiber die »Klein!uirve« dargelegt ist.
>
bei einer Ladesteile unter einer W endelrutsche.
Der Ktirvenzieher ist eine prefiluftbetiitigte Maschiile und daher bis zur G renze der Leistungsfahigkeit belastbar.
Von einer Kolbenstange w ird eine starkę Laschenkette be
wegt, die mit mehreren M itnehmern fur Fórderw agen- A chsangriff ausgeriistet ist und in einem Rahmen gefuhrt wird. Der Prefiluftzylinder ist den jeweiligen Leistungen arigepaflt, Zufalligęs Ausspringen der W agen wird durch Zw angsfiihrung verniieden. Die Tiitigkeit des Ziehers kann durch ein A uflaufventil gesteuert w erden, d. li. durch den anlaufenden W agen w ird m ittelbar Druckluft zum Zylinder freigegeben und somit jeweils dieser W agen vorgeholt.
Hierbei bedarf der KurvenzieHer keiner besonderen W artung. An Ladestcllen geschieht die Steuerung von Hanfl durch ein Fahtventil. Izingebaute Fanger yerhindern wahrend des Ziehcrriickhubcs ein Riicklaufen der F órder
wagen.
Wie aus den Abhitdiingen hervorgeht, werden Kurven- zielier entsprechend den verschiedcncn Arten der Gestanga- fiihrung gebaut. Vom einfachen Kuryenzieher fiir ein- fliigeligen Abbaubetrieb ausgehend, sind auch solche ent
wickelt worden, die durch einfaches Umlegen einer Schienenbruckc den geraden D urchgang von Ziigen ge- statten. Zusammenfassend kann gesagt werden, dafi
» praktisch d er prefiluftbetatigte Kuryenzieher einmal das A ggregat zum Heranholen der W agen enthalt, zum anderen die Leistung der Maschine so grofi ist, daB sie anschliefiend das Zusammenstellen ganzer Ziige iibernimmt und die Bauart sich den iiblichen Gleisfiihrungen anpassen liifit.
Die Ó l r e s e r v e n des N a h e n O s t e n s . Von Dr. Paul R u p r e c h t , Dreśden.
Den H intergrund der sich gegenw artig im Nahen Osten abspielenden Kampfe bilden nicht zuletzt dic vor- wiegend von England beherrschten Olfelder dieser Gebiete.
Eine kurze Schilderung ihrer Erschliefiung und V orrate erscheint daher angebracht.
Vorauszuschicken ist, daB diese Liinder erst teilweise geologisch durchforscht sind und daB daher die heute iiber ihren Olbesitz vorliegenden Angaben nicht ais endgiiltig angesehen werden kónnen. Das gilt sogar fiir A g y p te n , das von allen Staaten des Nahen Ostens am besten er- sehlossen ist. H ier ist die Fórderung vón 272000 t im Jahre 1929 auf' 166000 t im Jahre 1937 zuriickgegangcn.
Da man daraus auf eine Ersehópfung der bisherigen Quellen geschlossen hat, sind von der Regiening im Jahre I93S an drei groBe auslandische Olgesellschaften Konzes- sionen a n ' der Kiiste des Roten Meeres nórdlich von Kosseir, auf der Halbinsel Sinai und iu der libyschcn W iiste siidlich von AleNandrien yergeben w orden. In- zwischen soli die Zalil der Konzessionen eine Erw eiterung erfahren haben. Jedenfalls sind seitdem zahlreiche Such- bohruugen YÓrgenommen worden. Wie eine der Olgesell- schaften kurz vor dem Krieg mitgeteilt hat, ist es ihr gelungen, bei H urghada und Ras G eharib, 125 Meilen siid- óstlich von Suez, durch Bohrungen ergiebige Ólyorkommen festzustellen. Von militiirischer Seite ist zur Erleichterung der Abbefórderung des gew onnenen Óles d e r . Bau einer Róhrenleitung von Suez nach Kairo verlnngt worden. Die im Jahre 1938 erzielten Erfolge haben die Erw artungen auf eine S teigerung der agyptischen Ólgewinnung recht
weit gesteckt. DaB dic H offnung berechtigt ist, geht daraus hervor, daB dic F órderung im Jahre 1938 auf 230000 t und 1939 auf 670000 t geśtiegen ist. Man rechnct damit, daB sie sich nach vo!ler ErschlieBung der neuentdeckten Quellen auf uber I Mili. t erhóhęn lassen wird.
Auch iu dem Agypten benachbarten P a 1 ii s t i n a scheinen Ollagerstiitten yorhanden zu sein. Anterikanische G esellschaften haben jedenfalls im Jahre 1929 festgestellt, daB dort acht Bczirke fiir eine Erschliefiung in Frage kommen, von denen vier besonders gute Aussichten bieten.
Ihre Ausbeutung ist jedoch vor dem Kriege nicht in An- griff genommen worden, weil die Irak Petroleum Company damals das Auftreten eines W ettbew erbes in ihrer Niihe zu yerhindern gewuflt hat. O b sich daran inzwischen etwas geandert hat, ist nicht bekannt gcworden.
Dasselbe gilt von den Ólyorkommen S y r i e n s , die im Norden des Landes grofien Umfang haben sollen. Man erw artet yon ihnen wenigstens eine Jabresfórderung vou 200000 bis 300000 t. Die an dieser Gewinnung beteiligten Gesellschaften beschaftigen sich zwar bereits mit der An
lage einer Olleituńg nach Tripolis, jedoch werden dic DurcKfDhruiig dieses Planes und die F ortsetzung tler Suchbohrurtgen, ebenso wie in der Tiirkei, dadurch be- hindert, dafi es wahrend des gegenw artigen Krieges nicht móglich ist, die dafiir crforderliehen Maschinen und Materialien zu beschaffen.
Ober die Qlvorrate des I r a k s und I r a n s lafit sich noch kein absehliefiendes Urteil fallen, weil die Gebiete erst zum Teil durchforscht w orden sind.' Es steht jcdoch fest, dafi sie zusammen iiber Vorr;ite yerfiigen, die auf rd. 700 Mili. t zu schatzen sind. Dafi trotzdcm beide Lauder zusammen im Jahre 1939 mit fast 15 Mili., t nur etwa die Hiilfte der russischen Jahresfórdcrung erreicht haben, zeigt, dafi ihre OIvorr;ite erst teilweise erschlossen sind und es noch lange dauern kann, bis man zur Auf- suchung neuer Olfelder zu schreiten braucht. Das be
statigt auch eine fiir das Jahr 1936 vorgenomm ene Schiitzung der damals bekannt gewesenen Erdólyorrrite und ihrer Lebensdauer. W ahrend diese fiir die ubrigen grofien Erdólgebicte mit etwa 15 bis 20 Jahren an
genommen worden ist, sind es beim Irak 110 und bei Iran 39 Jahre gewesen, dessen Regierung daher auch schon Schritte zur Entdeckung neuer Vorr;ite getan hat. Man hat namlich festgestellt, dafi Erdol nicht nur in der Proyinz Khosistan, wo der grófite Teil der Ólgewinnung Irans cr- folgt, sondern auch in der Proyinz Khorośan-Mesched bei Semnan und Damran, also mitten zwischen Baku und Khosistan, Ol yorhanden ist. Ober den Umfang der, Erdól- reseryen des Iraks, dessen Olfelder den Englandern und Franzosen gehóren, ist wahrscheinlich aus militarischen Grund en nichts mitgeteilt worden. Angesichts der den heute bekannten Vorraten zugeschriebenen Lebensdauer hat dort die AufschlieBung neuer Fundstaiten aller- dings Zeit.
W eitere trdólyorkom m en werden auf der a r a b i s c h e n H a l b i n s e l yermutet. Jedenfalls Hat vor einigen Jahren ein englischer Konzern von der Regierung des kónigs Ibn- Saud eine Konzession erhalten, die sich iiber die ganze Lange des Hedschas und der Asirkiisten des Kónigreichs bis auf eine Tiefe yon 100 km erstreckt. Welchen E rfolg die d o rt inzwischen sicherlich yorgenommenen Such- bohrungen gehabt haben, ist nicht an die Offentlichkeit gedrungen.
Dagegen steht fest, dafi die Bahrein-lnseln, der ara- bische S ch u tz sta at. Englands im Persischcn Golf, iiber grofie Ólyorkommen yerfiigen. Obwohl deren Er- _ schlieliung erst im Jahre 1931 aufgenommen w orden ist, haben sie sich schon seit Jahren zu einer der wichtigsten Fundstatten des britischcn W eltreiches entwickelt. Im Jahre 1934 sind hier nach der Entdeckung von 13 neucn Quellcn 285000 Fali und im Jahre darauf 1,26 Mili. Fafi gewonnen worden. Im Jahre 1936 hat man aut" 11000 Acres aus 50 Bohrtiirmen 639000 t E rdol gefórdert, im Jahre darauf 1,05 Mili. t und im Jahre 1939 1,04 Mili. t. Selbst- yerstandlich sind diese Steigerungen nur mit erfolg- reichen Suchbohrungen zu erklaren, aus denen sich um so mehr auf grofie Olyorrate schlielkn lafit, ais die Bohr- tiitigkeit auf den Bahrein-lnseln wegen Schwierigkeiten in dem Absatz ihrer Ólgewinnung langere Zeit hat ein- geschrankt w erden mussen.
Kurz zusammengefaBt geht aus dieser Betrachtung der Erdólreserven des Nahen O stens heryor, dafi sie bedeutend und yorlaufig kaum zu erschópfen sind.
