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Einführung in Bergbau.
(Lehrmittel für Bergbaustudenten)

источник: Strelnikov Vadim, Mahrenholtz Hans" Einführung in Bergbau. (Lehrmittel für Bergbaustudenten)", Donetsk: 2001, S. 51.

Vorwort

Die Vorlesung "Einführung in den Bergbau" ist eine Grundlagenvorlesung für alle Lehrfächer der Studienrichtung "Bergbau" und ist nach folgendem Schema aufgebaut: die Studenten werden mit Untertagebetrieb an einfachen Beispielen bekanntgemacht. Dabei lernen sie die Terminologie und Hauptprinzipien der bergbaulichen Arbeiten bei der Rohstoffgewinnung im Tiefbau. Die bergbaulichen Verfahren werden ohne Alternativen gezeigt. Alternative Bergbauverfahren ( verschidene Arten der Abbautechnologie, alternative Ausrichtungsmethoden u.a. ) werden in den nachfolgenden Vorlesungen behandelt – "Planung von Bergwerken", "Bergbau-betriebsmittel", "Bergbauliche Fördertechnik", "Bergbauverfahren im Tiefbau" usw.

Das Lernziel dieser Vorlesung besteht darin, daß den Studenten eine elementare aber komplexe Vorstellung über Tiefbau bekannt wird und sie auf die folgenden Vorlesungen vorbereitet werden.

Dieses Scriptum kann von Bergbaustudenten des 2. Studienjahres für die Beherrschung der deutschen Bergbauterminologie sowie auch von Deutschlehrern, die Bergbaustudenten in der Fachsprache unterrichten, benutzt werden.

1.      Methodische Hinweise für die Arbeit mit dem Vorlesungsscriptum

Beim Erarbeiten des Vorlesungsstoffes muß der Student seine Aufmerksamkeit besonders auf die Fachterminologie lenken, weil diese sich in den meisten Fällen sehr stark von der allgemein­gültigen unterscheidet. Das Scriptum ist für Studenten gedacht, die Ukrainisch und Russisch können und bisher einen allgemeinen Wortschatz der deutschen Sprache haben. Deshalb ist ein kurzer deutsch- russischer Bergbauglossar im Scriptum enthalten.

Am Ende jedes Kapitels sind Fragen gestellt, mit denen der Student seine Kenntnisse und sein Verständnis zum Lehrstoff überprüfen kann.

Der Student muß unbedingt einen Riß zeichnen können, den einen oder anderen Begriff oder ein bergbauliches technologisches Schema erklären können.

Beim Lernen der Grubenbaubegriffe ist unbedingt die Funktion des Grubenbaus zu berück­sichtigen.

Im Unterschied zu den heutzutage existierenden Lehrbüchern ermöglicht dieses Scriptum das Erlernen der Grubenbaubegriffe an konkreten Beispielen von Gruben. Neue Begriffe werden allmählich eingeführt, wenn ein spezieller Grubenbau im Grubengebäude dieses Bergwerkes noch aufgefahren wird oder schon fertig ist.

2.      Die Steinkohlenlagerstätte

Kohle ist eine sedimentäre Ablagerung abgestorbener Pflanzenreste. Im Laufe der Ablagerung der Sedimente wurden flache Schichten gebildet, die von anorganischen Sedimenten abgedeckt wurden. Das organische Material wurde im biochemischen Prozess der Inkohlung unter Luftabschluß, Einwirkung von Druck, Temperatur und Zeit über Torf und Braunkohle zu Steinkohle umgewandelt.

Die Kohlenschichten wurden zunächst flach abgelagert, während der folgenden Gebirgs­bildungen (Orogenese) erfolgte eine Auffaltung der Schichten. In der nachfolgenden Zeit wurden die entstandenen Gebirge abgetragen. Anschließend wurden jüngere Sedimente auf­gelagert, so daß heute die älteren Kohleschichten von Sedimenten der jüngeren geologischen Perioden abgedeckt sind. Abb. 1 zeigt ein Beispiel der Lagerung

der flachen Flöze und der gefalteten Flöze, welche vom Deckgebirge überlagert sind.

Die Schichten, die sich über dem Flöz befinden, heißen Hangende , unter dem Flöz – Liegende. Die Berggebirge, aus denen Hangende und Liegende bestehen, sind nach ihrer Zusammensetzung nicht gleichartig. Gewöhnlich sind in den Schichten der Sedimente Ton- und Sandschiefer, Sandsteine, Kalksteine. Wenn man die Dicke eines Flözes zwischen seinem Liegenden und Hangenden vermißt, so wird dieser Wert als Flözmächtigkeit bezeichnet (Abb . 3). In Abhängigkeit von der Mächtigkeit unterscheidet man: geringmächtige (0,5 - 1,2 m ), mittlere (1,2 - 3,5 m ) und mächtige (> 3,5 m ) Flöze. Die Flözmächtigkeit bezeichnet man gewöhnlich mit dem Symbol h FL (= Höhe des Flözes, in Sonderfällen mit m = Mächtigkeit) (Abb. 3).

Eines der wichtigsten Elemente der Flözlagerung ist der Einfallswinkel.

In Abb. 2 ist ein Teil der Fläche des Flözes A gezeigt, welche sich mit der horizontalen Ebene B kreuzt. Der Winkel zwischen der Flözfläche und der Horizontalfläche heißt Einfallswinkel , gewöhnlich wird er in Grad gemessen.

In Abhängigkeit vom Einfallswinkel unterscheidet man die Lagerung der Flöze:

flach (0 - 18°) - (0 - 20 gon)

mäßig geneigt (19 - 35°) - ( 20 - 40 gon)

stark geneigt (36 - 55°) - ( 40 - 60 gon)

steil (56 - 90°). - (60 - 100 gon)

Der Einfallswinkel wird in der Ukraine in Grag und in Deutschland in Gon gemessen.

Die Streichlinie ist die Kreuzungslinie zwischen Flözfläche und Horizontalfläche . Wenn man in der Flözfläche eine Linie zeichnet, die zur Streichlinie senkrecht steht, so wird diese Linie als Fall-Linie bezeichnet.

In der Bergbaupraxis orientiert man diese Linien nach der Himmelsrichtung. Zum Beispiel, wenn die Flözfall-Linie nach Süden zeigt, dann sagt man, daß das Flöz nach

Süden einfällt bzw. daß es von Westen nach Osten streicht.

Die Entfernung zwischen einem horizontalen Flöz und der Erdoberfläche nennt man die Flözteufe. Für Flöze, die nicht flach liegen, hat die Flözteufe einen bestimmten Wert nur für einen bestimmten Flözpunkt.

Manchmal haben die Kohlenflöze einen Ausbiß an der Erdoberfläche oder unter dem Deckgebirge. Somit ist jedes Kohlenflöz durch seine Lagerungsbedingungen charakterisiert - die Flözteufe, der Einfallswinkel, die Flözmächtigkeit, die Richtung der Fall-Linie. Zum Beispiel: ein Flöz wird bestimmt, wenn folgende Parameter gemessen werden: sein Einfallwinkel ist 10 ° , es streicht von Nordost nach Südwest, seine Mächtigkeit beträgt 1,3 m , im Hangende steht Kalkstein an und unter dem Flöz (im Liegenden) befindet sich Tonschiefer.

3.      Das Grubenfeld

Für jedes Bergwerk ist - als einem selbständigen Wirtschaftsbetrieb - eine bestimmte Begrenzung zum Abbau der Rohstoffe verliehen (= festgelegt/zugeteilt). Diese Fläche heißt das Grubenfeld , ähnlich einem Feld in der Landwirtschaft. Es sei erwähnt, daß das Grubenfeld den Raum nur unterhalb der Erdoberfläche (= untertage) umfaßt. Die Erdoberfläche gehört dem Bergwerk nicht - außer dem Betriebsplatz mit den Tagesanlagen. Das Grubenfeld enthält entsprechend der geologischen Schichtenfolge meistens mehrere Flöze. In heutigen Bergwerken haben die Grubenfelder eine streichende Erstreckung von 4.000 bis 20.000 m und eine querschlägig Ausdehnung (= im Einfallen) von 800 bis 4.000 m.

Im Weiteren wird der Abbau von Kohlenflözen erläutert, welche unter einem konstanten Winkel und mit einer festen Richtung der Streichlinie anstehen (= gegeben sind). Diese Lagerung erleichtert besonders zu Beginn des Bergbaustudiums das Fachverständnis. Dazu wird in Abb. 4a in isometrischer Darstellung ein Flöz gezeigt, welches von Westen nach Osten streicht und unter dem Winkel α nach Süden einfällt.

Im Allgemeinen bemüht man sich, einer Grubenfeld eine rechteckige Gestalt zu geben, deren Längserstreckung in der Streichrichtung des Flözes liegt. Folglich verlaufen die Seitengrenzen (Ost- und Westgrenze sowie Nord- und Südgrenze) parallel zueinander. Der Abstand S zwischen den Ost-/Westgrenzen heißt die Länge eines Grubenfeldes in Streichrichtung (= streichende Baulänge).

Die isometrische Darstellung der Lagerstätte ist für bergbauliche Riße ungünstig, deshalb bevorzugt man Projektionen auf die Horizontal-Ebene (= Grundriß, Sohlenriß) und auf die Flöz-Fläche (= Flözriß) . In der Abb. 4b ist ein Nord-Süd-Schnitt durch das Grubenfeld dargestellt, in dem das Einfallen des Flözes abgelesen werden kann. und dazu auch der Grundriß des Grubenfeldes. Der Aufschluß des Flözes beginnt bei der Teufe h0, die zum Abbau vorgesehene Flözfläche hat in Einfallsrichtung eine Erstreckung von H . Im Grundriß ist die streichende Erstreckung S in wahrer Größe, und die Länge H als Projektion auf die Horizontal-Ebene, d. h. H*cos α wiedergegeben.

Die Kohlenmengen, die sich innerhalb der Markscheiden (= Grenzen) des Grubenfeldes befinden, heißen die Vorräte des Grubenfeldes. Die Lagerstättenvorräte eines Grubenfeldes betragen in Bergwerken heutiger Größenordnung etwa 100 bis 300 Mio t Kohle.

4.      Der Aufschluß des Grubenfeldes

Man beginnt den Aufschluß des Grubenfeldes mit der Herstellung von Grubenbauen, um ein Baufeld auszurichten und vorzurichten. Im aus- und vorgerichteten Baufeld wird die Lagerstätte abgebaut.

In der Ausrichtung und Vorrichtung werden Grubenbaue hergestellt. Grubenbaue sind bergmännisch geschaffene Hohlräume in der Erde, sowohl in der Lagerstätte (= im Kohlenflöz) als auch im Nebengestein. Die Grubenbaue sind für den Aufschluß der Lagerstätte, die Gewinnung der Kohle, die Fahrung (= Arbeitswege) der Belegschaft (= Bergleute), die Förderung der Kohle und die Bewetterung (= untertägige Versorgung mit Frischluft, Entsorgung der verbrauchten Luft) notwendig.

Es gibt fünf bergmännische Hauptvorgänge: die Ausrichtung, die Vorrichtung, die Herrichtung, der Abbau und das Rauben.

Die Ausrichtung eines Baufeldes umfaßt die Herstellung von Grubenbauen, die den Zutritt von der Tagesoberfläche in das Steinkohlengebirge zur Lagerstätte ermöglichen.

Die Vorrichtung ist die Herstellung von Grubenbauen in den Flözen für die Aufteilung der Bauabteilungen in der Bauhöhen, die für den Abbau günstig sind.

Die Herrichtung ist der Einbau / das Einbauen (= die Montage = das Aufrüsten) der Maschinen und Ausrüstungen für den Abbau.

Der Abbau des Grubenfeldes bedeutet die Gewinnung und den Abtransport der Bodenschätze.

Das Rauben ist die Demontage (= das Abrüsten = das Ausbauen / das Abbauen) und der Abtransport der Maschinen und Ausrüstungen.

Die gewonnene Kohle wird aus den Abbaugrubenbauen durch die Vorrichtungs- und Ausrichtungsgrubenbaue abgefördert. Frischwetter, Maschinen und Material werden ebenfalls in diesen Grubenbauen von übertage bzw. nach übertage gefördert.

Während der Lebensdauer eines Bergwerkes wird die Lagerstätte in den vorhandenen Teilen des Grubenfeldes nacheinander weiter ausgerichtet und vorgerichtet. Diese Arbeiten werden fortwährend weitergeführt bis zum vollständigen Abbau der Vorräte.

5.      Die Ausrichtung

Um von der Tagesoberfläche den Zugang zu den Kohlenflözen zu erreichen, ist es notwendig Schächte herzustellen.

Für die Arbeiten in der Grube werden Frischwetter benötigt. Diese Luft mischt sich untertage mit Grubengas und Sprenggasen und muß aus der Grube entfernt werden. Deshalb ist es notwendig, zwei Schächte zu haben - durch einen wird der Grube Frischwetter zugeführt, durch den zweiten werden die Abwetter aus der Grube entfernt.

In Abb. 5a ist in perspektivischer Darstellung die Ausrichtung eines Flözes mit Hilfe von zwei seigeren (= senkrechten) Schächten dargestellt. Der Schacht (1) ist für die Kohlenförderung und Abwetter vorgesehen. In der Ukraine ist es üblich, diesen Schacht als den Hauptschacht zu bezeichnen. Der Schacht (2) ist für Seilfahrt (= Fahrung der Belegschaft), Förderung von Maschinen, Material und Frischwetter erforderlich (in der Ukraine: der Hilfsschacht ).

Ein Schacht ist ein senkrechter Grubenbau, der einen Ausgang an der Tagesoberfläche hat, und für die Förderung des Haufwerks, den Transport von Maschinen und Material, der Seilfahrt und die Wetterführung bestimmt ist. Gewöhnlich hat ein Schacht einen Querschnitt in Kreisform mit einem Durchmesser von 5 bis 8 m (Abb. 6).

Die Herstellung der Schächte (das Abteufen) erfordert das Aufstellen eines Teufgerüstes (3) über dem Ansatzpunkt des zukünftigen Schachtes mit einer Seilscheibe (2). Der Haspel (1) ist mit dem Abteufkübel (5) durch das stählerne Förderseil (4) verbunden. Um den Schacht abzuteufen ist es notwendig, das Gestein auf der Schachtsohle zu lösen, das Haufwerk in Kübel zu laden und an die Tagesoberfläche zu fördern. Dann werden die Schachtwände abschnittsweise betoniert, weil das Gebirge, in denen der Schacht abgeteuft wird, nicht standfest ist, in den Schacht brechen könnte und den fertigen Schacht zerstören könnte. Die Sohle des Schachtes wird im Laufe der Teufarbeiten durch Sprengarbeit abschnittsweise vertieft.

Die seitlichen Wände im Teufort nennt man die Stöße. Die Grundfläche des Schachtes nennt man die Schachtsohle.

Im angegebenen in diesem Lehrmittel Beispiel der Grube werden die Schächte bis zu der Teufe durchgeführt, die der Hälfte der Größe des Grubenfeldes im Einfallen gleich ist.

Auf dieser Teufe neben den Schachten baut man ein Komplex der Grubenbauen, der das Füllort heißt (3, Abb.5).

Das Schema eines Füllortes ist in Abb. 7 wiedergegeben.

Im allgemeinen ist das Füllort ein Grubenbau (3), der den Übergang zwischen dem senkrechten Schacht und den anschließenden waagerechten Strecken herstellt. In Abb. 7 ist der Hilfsschacht (2) mit dem Füllort unmittelbar verbunden, derHauptschacht (1) wird durch den Grubenbau Д , einer Ladestrecke für die Beschickung der Schachtförderung, vom Füllort erreicht.

Die Aufgabe des Füllortes besteht in folgendem: die in der Grube gewonnene Kohle ist an den Förderschacht überzuleiten. Auch übernimmt das Füllort aus dem Schacht Betriebsmittel und Material von der Tagesfläche und übergibt sie an den Transport zu den Betriebspunkten (= Arbeitsplätzen).

Im Schachtbereich gibt es auch Grubenbaue für die Wasserhaltung – die Sumpfstrecke (Wassersammler) A und die Pumpenkammer Б. Das aus den Grubenbauen abfließende Wasser wird in der Sumpfstrecke gesammelt, geklärt und mit Hilfe der in den Pumpenkammern aufgestellten Pumpen nach übertage durch Schachtrohrleitungen abgepumpt. Die Rohrleitungen befinden sich im Hilfsschacht, der mit der Pumpenkammer durch den Grubenbau B verbunden ist. Außerdem gibt es am Füllort eine Lokomotivkammer Г. Alle diese Grubenbaue haben einen bogenförmigen Querschnitt, sie sind mit Beton ausgebaut und haben ein oder zwei Bahngleise (Abb. 7 oben links).

Beim Schachtabteufen werden die Frischwetter zum Teufort durch Lutten (= Wetterrohre) (7, Abb. 6) vom Lüfter (= Gebläse) (6, Abb. 6), welcher übertage aufgestellt ist, gedrückt (= geblasen).

Nach der Fertigstellung des Füllortes kann man zwei Schächte zu einem durchgehenden Bewetterungssystem vereinigen. Dazu wird die Öffnung des Ausziehschachtes geschlossen gehalten und dieser Schacht über einen Wetterkanal mit dem Hauptlüfter (8, Abb. 5a), der sich übertage befindet, verbunden. Der Lüfter saugt die Luft aus dem Schacht und der Grube, so daß ein Unterdruck entsteht. Die Frischwetter kommen durch den zweiten Schacht nach untertage, durch alle Grubenbaue und zum Schluß zum Füllort des Ausziehschachtes. Diese Bewetterung ist sicherer als eine blasende Bewetterung mit Hilfe von Wetterlutten.

Nach der Herstellung des durchgehenden Bewetterungssystems beginnt man söhlige (= nahezu waagerechte) Grubenbaue aufzufahren, welche die Schächte mit den Kohlenflözen verbinden. Dazu muß man Richtstrecken und Querschläge auffahren.

Eine Richtstrecke ist ein söhliger Grubenbau, der keinen Ausgang zur Tagesoberfläche hat und im Streichen der Lagerstätte aufgefahren ist. Die Richtstrecken dienen - wie die Schächte - zur Förderung des Haufwerkes, zum Transport von Betriebsmittel und des Materials, zur Fahrung der Belegschaft und zur Wetterführung . Wenn eine Strecke in einem Kohlenflöz aufgefahren ist, dann ist sie eine Flözstrecke, wenn sie im Gestein liegt, ist sie eine Gesteinsstrecke.

Ein Querschlag ist ein söhliger Grubenbau, der keinen Ausgang zur Tagesfläche hat und in der Richtung, die senkrecht zur Streichlinie der Flöze liegt (d. h. "querschlägig", verläuft. Ein Querschlag dient - wie eine Richtstrecke - zur Förderung, zum Transport, zur Fahrung und zur Bewetterung .

Richtsstrecken und Querschläge werden auf der Fördersohle (7 und 4, Abb. 5) und auf den oberen Sohlen des Grubenfeldes (7 1 und 5, Abb. 5) aufgefahren.

Die Querschnitte der Richtstrecken und Querschläge haben gewöhnlich eine Bogenform, sie werden durch Stahlbogenausbau ausgebaut. Ihre Querschnittsfläche beträgt 8 bis 25 m 2 .

Der Längsschnitt und der Querschnitt einer Richtstrecke sind in Abb. 9 gezeigt, der Längsschnitt und der Querschnitt eines Querschlags ist in Abb. 8 dargestellt.

Die Herstellung der Schächte, des Füllortes, der Richtstrecken und Querschläge ermöglicht den untertägigen Zugang zum Kohlenflöz. Die Auffahrung der Strecken und Querschläge erfordert Sonderbewetterung mit Wetterlutten. Nach dem Wetterdurchschlag wird wieder ein durch­gehendes Bewetterungssystem erreicht.

Beim Auffahren des Querschlages (4, Abb. 5) wird das Kohlenflöz angetroffen. Anschließend werden die streichende Flözstrecke (7) und der Flözberg (Fahrort) (6) aufgefahren.

Ein Berg ist ein geneigter Grubenbau im Gestein (Gesteinsberg) oder im Flöz (Flözberg), der keinen Ausgang zur Tagesfläche hat und nach seinem Hauptverwendungszweck Förderberg oder Wetterberg genannt wird.

Der Längsschnitt und der Querschnitt eines Flözberges ist in Abb. 13 dargestellt..

Strecken, Querschläge und Berge sind gewöhnlich mit einem Stahlbogenausbau ausgebaut. Jeder Bogen besteht aus zwei Stoßsegmenten (= Stempel, für den Ausbau der Stöße [= seitliche Wände] des Grubenbaus) und der Kappe (für das Dach des Grubenbaus). Im Querschnitt sehen die Stempel und die Kappe wie einen Trog aus .

Die stählernen Ausbausegmente (Kappe und Stempel, 1, 2, Abb. 10) des Bogens werden überlappt (= verschiebbar = nachgiebig ) mit den Stempeln durch stählerne Ausbauschlösser (= Bügel, 3, und Lasche, 4, und Muttern, 5) verbunden. Jede Überlappung hat zwei Schlösser.

Der Bauabstand zwischen den Ausbaubögen beträgt
0,8 - 1,0 m . Die benachbarten Einzelbaue werden unter­einander mit Bolzen verbunden.

Für die Ausrichtung eines Grubenfeldes ist es somit notwendig zwei Schächte mit ihren Füllörtern, söhlige Strecken und Querschläge und Grubenbaue im Flöz aufzufahren. Danach besteht eine durchgehende Bewetterung (Abb. 5), und die weiteren Arbeiten im Flöz (= Vorrichtung) zur Aufteilung der Flözfläche in einzelne Bauabschnitte, in denen der Abbau durchgeführt werden soll, können beginnen.

In Abb. 5b sind die Ausrichtungsbaue im Querschnitt (mit dem Flözeinfallen [5b oben]) und im Grundriß (5b unten) dargestellt. Derartige zeichnerische Darstellungen sind typische Bergbau­risse.

6.      Die Vorrichtung

Wenn eine Bauabteilung ausgerichtet ist und die Bewetterung der Grubenbaue aufgrund der neben dem Ausziehschacht aufgestellten Grubenlüfter (= Ventilatoren) sichergestellt ist, könnte man mit der Kohlengewinnung (dem Abbau) beginnen. Aber wo eigentlich? Folgendes Beispiel zur Erläuterung: an einem Festtisch sitzen die Gäste und auf dem Tisch liegt ein großer köstlicher ungeschnittener Kuchen. Niemand entscheidet sich, als erster den Kuchen zu nehmen. Deswegen schneidet die Gastgeberin den Kuchen in Teile und jetzt kann jeder zugreifen und mit dem Essen beginnen. Man könnte sich auch eine andere Variante vorstellen: alle greifen zu, um sich einen Teil vom Kuchen abzuschneiden. Diese Variante erscheint natürlich ungeeignet, weil das einfach unpraktisch ist. Dieselbe Vorgehensweise kann man für die Planung der Abbauarbeiten anwenden. Wenn das Flöz noch nicht in Teilflächen gegliedert ist, ist es vom Verfahrensablauf aus nachteilig, mit den Abbauarbeiten zu beginnen. Deshalb folgt nach der Ausrichtung der Bauabteilung anschließend durch die Vorrichtung die Aufteilung der Flözfläche in Bauabschnitte (= Bauhöhen) für den Abbau der Flöze.

Im Beispiel der Abb. 11 werden von der Strecke (7) noch zwei Grubenbaue im Flöz, nämlich ein Förderberg (= Bremsberg) (8) und ein Berg für die Fahrung der Belegschaft (6 1 ) aufgefahren. Der Förderberg (8) hat einen Abstand von etwa 20- 30 m vom Transportberg (6'), derselbe Abstand ist ebenfalls zwischen dem Förderberg und dem Fahrort (6). Auf der oberen Sohle sind noch zwei Haspelkammern (12) aufgefahren, in denen die Häspel (= Fördermaschinen) aufgestellt sind.

Ein Bremsberg ist ein geneigter Grubenbau, der keinen Ausgang zur Tagesoberfläche hat, er dient zur Förderung des gewonnenen Haufwerkes von oben nach unten. Der Bremsberg wird in der Fallrichtung des Flözes aufgefahren und kann sowohl ein Gesteinsbremsberg oder ein Flözbremsberg sein. Ein Bremsberg wird mit einem Gurtförderer ausgerüstet. Längs- und Querschnitte eines Bremsberges sind in den Abb. 12 dargestellt.

Durch die beschriebenen geneigten Grubenbaue (Bremsberg und zwei Fahrorte) wird die dargestellte Bauabteilung in eine linke und eine rechte Seite geteilt. Diese Seiten werden Flügel genannt. Die Bezeichnung der Flügel erfolgt nach den Himmelsrichtungen – südlicher Flügel, nördlicher usw.

Aus den Bergen (6) und ( 6' ) werden die Abbaubetriebe im Flöz angeschlossen. Dazu werden streichende Abbaustrecken (9) und (10) bis zu den Abteilungsgrenzen aufgefahren.

Die Strecken (10) sind die Kopfstrecken der Abbaubetriebe und dienen als Wetterstrecken der Abwetterführung, daneben auch der Personenfahrung und dem Materialtransport

Die Strecken (9) sind die Fußstrecken und dienen neben der Frischwetterzuführung, der Personenfahrung und dem Materialtransport als Kohlenabfuhrstrecken . Die Fußstrecken werden parallel zur Kopfstrecke im Abstand von 150-250 (bis 400) m aufgefahren.

Die Flözfläche zwischen Fußstrecke und Kopfstrecke wird als Bauhöhe bezeichnet.

An den seitlichen Baugrenzen der Bauhöhen werden die Abbaustrecken durch einen Grubenbau (11) verbunden, welcher Aufhauen genannt wird.

Ein Aufhauen oder Abhauen ist ein Grubenbau im Flöz, welches ansteigend (= aufwärts) bzw. einfallend (= abwärts) aufgefahren wird und dessen Höhe (in der Regel) gleich der Flözmächtigkeit ist. Das Aufhauen wird nach der Herrichtung(=Montage) der Abbauausrüstung als Streb (= Abbauraum zur Kohlengewinnung) bezeichnet.

Der Streb ist namensgebend für das im europäischen Steinkohlenbergbau vorherrschende Abbbauverfahren: den Strebbau. Die Breite des Aufhauens ist 4 - 5 m , die Längs- und Querschnitte eines Aufhauens sind in Abb. 14 dargestellt. Ein Aufhauen wird durch Einzelstempel mit Kappen (aus Stahl [in der Ukraine auch aus Holz]) ausgebaut.

Während der Streckenauffahrung werden die Streckenvortriebe mit Frischwetter versorgt, welche mittels Lutten (= Rohr- oder Schlauchleitungen) zugeführt werden. Nach der Herstellung der Streckendurchschläge (= durchgehende Strecken-/Wetterverbindungen) wird der Wetter­strom durch die Strecken mit Hilfe der Saugwirkung des Hauptventilators (übertage neben dem Ausziehschacht aufgestellt) geführt.

Das bei der Aus- und Vorrichtung anfallende Haufwerk wird zur unteren Sohle durch die Berge, durch Strecken und Querschläge zum Füllort gefördert und durch den Schacht nach übertage gehoben. Für Materialtransport (und in Einzelfällen auch Kohlenförderung) durch die Berge werden Kleinwagen eingesetzt, die an ein Drahtseil angeschlagen (= angebunden) sind und mittels Haspel von der bzw. zur Fördersohle fahren (abge brems t werden = Brems berg).

Die Auffahrung der Sohlen (= Ausrichtung) und Flözstrecken (= Vorrichtung) hat die Voraussetzungen für den Abbau geschaffen.

 

7.      Der Abbau (Die Gewinnung)

Der Kohlenabbau beginnt man im Aufhauen durch seine Erweiterung in der Richtung der Bremsberg. So wird eine Seite des Aufhauens beweglich und man nennt das den Betriebspunkt. Diesen Betriebspunkt nennt man Abbaustoß oder Streb .

Wenn die Breite des Aufhauens beim Kohleabbau erweitert wird, so kann das Hangende wegen des Eigengewichtes hereinbrechen, was unzulässig ist, da Menschen und Ausrüstung im Streb sind. Deswegen muß man das Hangende durch Ausbau unterstützen.

Für die Kohlegewinnung muß man im Streb folgendes tun:

• Trennen der Kohlenstreife vom Flöz,
• Beförderung der getrennten Kohle den Streb entlang bis zur Fußstrecke,
• Ausbauen des Dachgebirges.

Am meistens sind diese Prozessen mechanisiert und werden mit folgenden Maschinen und Mechanismen durchgeführt:

• lösen der Kohle – durch den Walzenschrämlader,
• Beförderung der Kohle den Streb entlang – durch den Kratzerförderer,
• Ausbauen des Dachgebirges – durch den mechanischen Ausbau (Schreitausbau).

Der Kratzbandförderer besteht aus dem oberen und unteren Antrieb (1) und aus dem linealen Gestänge (2) (Abb.15). Der Antrieb des Förderers besteht aus Motor (3), Getriebe (4) und Antriebstrommel (Antriebsturas) (5). Vom Motor wird das Drehmoment dem Getriebe und weiter der Trommelwelle übergeben, daß die Drehzahl notwendigermaßen reduziert. Der Trommel hat spezielle Zahnräder, die die Verbindung mit der Rundgliederkette (6) bauen können. Das lineale Gestänge besteht aus einzelnen Sektionen. Die linealen Sektionen des Förderers stellen eine Feste aus zwei C-Profile bestehenden Konstruktionen, welche in der Mitte mit waagerechtem Regal verbunden sind. Die Nachbarsektionen sind miteinander so verbunden, daß das Drehen einer Sektion gegen anderer um einen Winkel möglich ist. So kann die Gesamtkonstruktion des linealen Gestänge nicht nur gerade sein sondern läßt sie auch Biegungen in der waagerechten Ebene zu. Es sind zwei Rundgliederketten oberhalb und unterhalb des Regals und das Gestänge entlang angeordnet, die in der senkrechten Ebene durch die Zahnräder der Antriebstrommel geschlossen sind.

Die Ketten sind in die bestimmten Abstände des Gestänge durch waagerecht angeordneten Stahlbleche (Abstreifer, Krätzer) (7) verbunden. Beim Einschalten des Antriebes wird das Drehen vom Motor über Getriebe dem Trommel übergeben. Die Zahnräder kommen in Eingriff mit der Kette und ziehen diese den Förderer entlang. Wenn man das Schüttgut (die geloste Kohle) auf den Förderer einlagert, so wird diese durch die Abstreifer bis zum unteren Trommel transportiert und im weiteren kann auf die Förderer in der Fußstrecke umgelagert werden.

Die Gesamtlänge des Kratzbandförderers ist der Länge des Strebes gleich. Die Bewegungsgeschwindigkeit der Abstreiferkette beträgt 0,8-1,25 m/s. Die Höhe der Sektionen des Förderers beträgt 160- 200 mm . Das Gewicht des Förderers beträgt 600- 1000 kg je Meter der Länge des Strebes. Die Breite des Gestänge beträgt 500- 700 mm .

Der Walzschrämlader (Abb.16) ist für das Lösen und Laden der Kohle auf den Förderer bedingt. Er besteht aus Gehäuse (1), wo die Elektrischemotor und Getriebe montiert sind, und Stellglieder (2). Mit Hilfe von speziellen Schleifen ist der Walzschrämlader auf dem Rahmen des Gestänge plaziert.

Der Walzschrämlader bewegt sich in beiden Richtungen den Streb entlang. Im Gehäuse der Kohlenkombine sind die Eingriffräder (4) montiert. Die Rundgliederkette (3) ist zwischen den Rädern so angeordnet, daß es Möglichkeit gibt in den Eingriff mit dem Treibzahnrad zu kommen. Die Kette ist den Förderer des Strebs entlang angespannt und auf den Antrieben des Förderers befestigt. Sobald das Drehen vom Motor des Walzschrämladers über Getriebe dem Zahnrad übergeben wird, kommt sie in Eingriff mit der Kette der Kohlenkombine und zieht sie bis zum Antrieb des Förderers. Beim Umkehren der Drehrichtung des Zahnrades bewegt sich der Walzschrämlader bis zum entgegengesetzten Seite des Strebs. Beim Ausschalten des Motors bleibt die Kohlenkombine stehen.

Die Stellglieder des Walzschrämladers sind als Schnecken ausgeführt. Jede Schnecke hat Zähne aus harter Legierung. Die Schnecken sind auf der waagerechten Achse spezieller Handgriffe (5) plaziert. Die Schneckenhandgriffe können sich mit Hilfe von Hebezeugen heben und senken, daß die Schnecke gesunken oder gehoben wird. Der Schneckendurchmesser ist von der Konstruktion der Kohlenkombine abhängig und ist von 0,6 bis 1,8 m lang, die Breite der Schnecke beträgt von 0,5 bis 0,8m.

Treibt man die Schnecken des Walzschrämladers durch Motor an und drückt man die Kohlenkombine an die Kohlenstoß, so werden die Schnecken die Kohle zerstören und sich in den Flöz eindrehen. Bewegt sich der Walzschrämlader dabei den Streb entlang, werden die Schnecken die Kohle ablösen und auf den Förderer lagern (Abb.19).

Beim Bewegung des Walzschrämladers den Streb entlang sind die vordere Schnecke zum Hangenden angehoben und die andere zum Liegenden gesunken. So löst er die Kohle streifenmäßig nach der vollen Flözmächtigkeit ab. Die Streifenbreite ist der Schneckenbreite gleich. Die abgelöste Kohle wird durch die Abstreifer bis zur Fußstrecke transportiert.

Der Walzschrämlader hat die Gehäuselänge von 5 bis 8 m , das Gewicht beträgt von 6 bis 18 t. Er bewegt sich mit der Arbeitsgeschwindigkeit bis 6 m/min.

Der mechanische Ausbau ist für den Ausbau des Strebs und Verschieben des Förderers in der Streichrichtung des Flözes nach dem Abbau einer Kohlenstreife vorgesehen. Der Ausbau besteht aus einzelner Ausbaurahmen (Sektion). Eine Sektion des mechanischen Ausbaus (Abb. 17) ist durch zwei hydraulische Stempeln (1), die Bedeckung (2) und Basis (3) dargestellt, in welcher der Heber (4) der Verschiebung montiert ist.

Die Sektionen sind den Streb entlang nebeneinander plaziert, die Breite einer Sektion beträgt circa 1 m . Die hydraulischen Stempel sind durch das gesamte hydraulische System verbunden.

Die Sektionsbedachung stützt sicher das Hangende ab, unter der Sektionskonsole ist der Kratzbandförderer aufgestellt, auf dessen die Kohlenkombine sich bewegt. Außer Sektion wird das Hangende nicht abgestützt und fällt ein. Damit der zerstörte Erdstoff nicht in den Arbeitsraum einfallen kann, ist dieser verzaunt. Das heißt Schutzschild (6).

Eine Sektion des mechanischen Ausbaus hält den Erdstoffsdruck bis 2,6 MN aus, die Größe der Sektion nach der Bedeckung beträgt von 3 bis 4 m , das Gewicht des mechanischen Ausbaus für dünne und mittlere Flöze beträgt von 1,4 bis 4,5 T je 1 m des Strebslänge.

Die aufgezählte Ausrüstung mit steuerungstechnischer Ausstattung nennt man

die mechanisierte Gesamtheit (der mechanisierter Komplex).

Die Technologie der Arbeiten im Streb, der mit mechanisierter Gesamtheit ausgestattet ist, besteht in folgenden.

Die Sektionen des mechanischen Ausbaus sind zwischen dem Liegenden und Hangenden ausgespreizt, der Förderer steht vor der Ortsbrust um die Breite der Schnecken des Walzschrämlader, d. h. um die Breite des Kohlenstreifens, welcher durch den Walzschrämlader abgeschlagen wird. Der Walzschrämlader befindet sich im unteren Teil des Strebs.

Das hydraulische System wird eingeschaltet und die Stöcke der Heber fahren aus. Der Kratzerförderer wird eingeschaltet und die Schnecken beginnen sich zu drehen. Dabei nähert sich die Kratzkettenförderer zur Ortsbrust nach gesamter Länge des Strebs. Der auf dem Förderer aufgestellte Walzschrämlader nähert sich ebenfalls zur Ortsbrust und die Schnecken drehen sich ins Flöz ein.

Der Vorschub des Walzschrämladers wird eingeschaltet und er beginnt den Streb entlang zu fahren und den Kohlenstreifen abzuschlagen, deren die Breite gleich der Schneckenbreite ist. Diese Größe nennt man die Schnittbreite des Schrämladers. Die Kette des eingeschalteten Förderers transportiert die abgelöste Kohle, die auf den Förderer mit Hilfe der Schnecken des Walzschrämladers gelagert wird. Der Walzschrämlader wird mit zwei Arbeiter gelenkt und zwar Schrämer und sein Helfer.

Gleich nach dem Verschub des Walzschrämladers machen die Arbeiter das Umschieben der Sektionen des mechanischen Ausbaus. Dazu werden die Sektionen entlastet, die Bedachung der Sektion wird ein bißchen gesunken. Es wird der Heber der Verschiebung eingeschaltet und die Sektion wird bis zum Förderer gezogen. Dabei stützt sie den offenen Raum über den Walzschrämlader ab. Danach wird die Sektion wieder zwischen dem Liegende und Hangende ausgestrebt. Das Dachgut hinter der Sektion fällt auf den Boden ein. Die Arbeiter gehen zur nächsten Sektion rüber und schieben diese wie folgt. Gleichzeitig damit räumen zwei Arbeiter mit Schaufel die Kohle auf, welche durch den Walzschrämlader nicht gelagert wurde.

Die Arbeiten dauern, bis der Walzschrämlader bis zum Ende des Strebs kommt.

Dann wiederholen sich die Operationen. Der Walzschrämlader mit dem Förderer wird nach dem Schichtenstreichen um die Schnittbreite geschoben und der Walzschrämlader bewegt sich in die entgegengesetzte Richtung, d. h. der Betrieb der Kohlenkombine erfolgt nach dem beidseitigen Arbeitsweise.

Innerhalb einer Arbeitsschicht schlägt der Walzschrämlader im Streb zwei oder drei Kohlenstreifen ab und der Streb rückt um 1,0- 2,4 m vor. Das Vorrücken des Strebs um 24 Stunden (3 Arbeitsschichten) beträgt 3,0- 7,2 m . Eine Schicht wird für die Reparatur und Wartung der Ausrüstung zur Verfügung gestellt.

Schematisch ist die Technologie der Kohlengewinnung im Abb.18 dargestellt. In jeder Arbeitsschicht sind je 8-12 Arbeiter beschäftigt, in der Wartungsschicht sind je 12-18 Arbeiter beschäftigt. Es wird je nach der Flözmächtigkeit von 500 bis 2000 t/d Kohle gewonnen.

 

8.      Vorrichtung (Abbaufolgeplanung )

Es wurde bereits erklärt, wie die Kohle im Strebbetrieb gewonnen wird. Jeden Tag beträgt der Abbaufortschritt etwa 3,5- 5,0 m (Hochleistungsbetriebe bis zu 12- 15 m ), d. h. je Monat etwa 65- 300 m . Es kommt der Zeitpunkt, daß der Streb die Abbaugrenze erreicht und damit die Kohlengewinnung dieser Bauhöhe beendet wird. Da die Bergwerksproduktion unterbrechungsfrei arbeiten will, muß man zu diesem Zeitpunkt einen neuen Strebbetrieb als Nachfolger vorbereiten, d.h. eine neue Bauhöhe vorrichten, herrichten und in Betrieb nehmen. In Abb. 20 ist dargestellt, daß die Fuß- (= Kohlenabfuhrstrecke) und die Kopfstrecke der neuen Bauhöhe aufgefahren werden während der Streb sich seiner Baugrenze nähert. (In ukrainischen Bergwerken: Zwischen der vorangehenden Bauhöhe und der nachfolgenden Bauhöhe wird eine Kohlenfeste mit einer Breite von 6- 20 m oft gelassen.)

Die Auffahrung der Abbaubegleitstrecken der neuen Bauhöhe und des Aufhauens ist zu beenden, bevor der Streb in seine Strebendstellung kommt. Noch bevor der alte Streb seine Kohlengewinnung beendet, muß in der Nachfolgebauhöhe die Herrichtung erfolgen, d. h. die Ausrüstung für Ausbau, Gewinnung, Förderung usw. montiert werden.

So enden die Vorrichtungsarbeiten nicht mit Beginn der Gewinnungsarbeiten. Vielmehr werden Vorrichtungsarbeiten entsprechend der geplanten Abbaufolge ständig durchgeführt. Die Auffahrung der Abbaubegleitstrecken und der Aufhauen nennt man die Vorrichtung ("Arbeiten zur Reproduktion der Abbaufront").

Die Abbaustrecken der in Abbau stehenden Bauhöhe werden nach dem Vorrücken des Strebes abgeworfen, d.h. man raubt die stählernen Ausbaubögen für die Wiederverwendung und damit geht die Strecke hinter dem Streb zu Bruch.

Nach dem Abbau der zweiten Bauhöhe beginnt man mit dem Abbau der dritten Bauhöhe (Abb. 21) usw. Ein Teil des Bremsbergs oberhalb der Fußstrecke wird ebenfalls abgeworfen, jedoch werden die Fahrberge in gesamter Länge offen gehalten, da es vom wirtschaftlichen Sinn ungünstig ist, nach der Abbau jeder Bauhöhe neue Haspelkammern einzurichten und die Förderhäspel umzubauen. Außerdem ist ein Fahrberg für die Bewetterung innerhalb der ganzen Zeit für die Vorrichtung der neuen Bauhöhen notwendig.

Die Bewetterung der Streben erfolgt folgendermaßen: die Frischwetter kommen von außen durch Hilfsschacht, Querschlag, Hauptförderstrecke und luftübertragenden Fahrort. Dann verzweigt sich der Strom nach linke und rechte vom Fahrort stehende Sohlenfußstrecke. Über die Sohlenfußstrecke geht die frische Luft in den Streb. Nach Umspülen des Abbaustoßes geht die Luft über die Sohlenbewetterungsstrecken zum zweiten entlüftenden Fahrort und dann durch diesen nach oben durch den Hauptwetterstrecke und Bewetterungsquerschlag zur Hauptschacht und nach außen.

Der spezielle Streckenförderer bringt die Kohle bis zum Bremsberg. Danach wird die Kohle über Bremsberg bis zur Hauptstrecke gesunken und tritt über den Querschlag den Füllort ein. Hier wird die Kohle auf die Förderanlage überladen, die in der Hauptschacht eingerichtet ist, und nach außen ausgegeben.

Die Grubenbewetterung wird später eingehend betrachtet werden.

 

0. 1. Wie ist der Strebvortrieb pro Tag und pro Jahr?
1. 2. Welche Grubenbauen muß man bei der Endung der Abbauarbeiten in der Sohle durchführen?
2. 3. Was ist “Reproduktion des Abbaufrontes”?
3. 4. Auf welche Grubenbauen wird die Kohle aus dem Streb bis zur Oberfläche gefördert?
4. 5. Auf welche Grubenbauen geht das Wetterstrom von der Oberfläche bis zur Oberfläche?
5. 6. Warum müssen wir die Fahrörte bei Abarbeitung der Sohlen speichern und den Bremsberg löschen (abwerfen)?

 

9.      Abbau im Unterwerksbau

Der Querschlag teilt den Grubenfeld in zwei Teile. Diese Teile in der Ukraine nennt man die Abbaustufen. Alle Kohlenvorräte, die oberhalb des Querschlages liegen, sind beim Abbau über einen Förderberg (Bremsberg) bis zum Querschlag gefördert. Den Abbau oberhalb eines Querschlages, der durch einen Förderberg aufgeschlossen wird, nennt man Oberwerksbau.

Im Laufe des Abbaus zwischen den Sohlen werden die Abbaubetriebspunkte zu einem späten Zeitpunkt im untersten Teil oberhalb der Fördersohle betrieben. Dieser Fall ist in Abb. 22 dargestellt.

Damit die Kohlengewinnung nicht unterbrochen wird, muß die Abbaukette rechtzeitig fortgesetzt werden. Es gibt aber keine Möglichkeit, eine tiefere Fördersohle aufzufahren. Deswegen vergrößert man den aufgeschlossenen Kohlenvorrat durch neue Abbaubetriebspunkte unterhalb der Fördersohle. Man geht folgendermaßen vor. Von der Hauptförderstrecke werden die Kohlenvorräte unterhalb der Fördersohle durch Flözberge ausgerichtet. Das Beispiel in Abb. 22 zeigt einen Aufschluß durch drei Flözberge: einen Förderberg (13) und zwei weitere Berge (14) und (14 1 ) für Fahrung und Materialtransport. Am oberen Ende der Berge werden Haspelkammern eingerichtet. Alle Berge werden bis zur nächsten Sohle aufgefahren, so hat man Ansatzpunkte für Streckenvortriebe zur Auffahrung der tieferen Sohle in diesem Feldesteil.

Förderberg hat keinen direkten Anschluß zu dem Oberfläche. Er dient zur Förderung des Haufwerkes in Richtung von unten nach oben zur Hauptfördersohle. Diese Grubenbau nennt man in Ukraine wie Uklon (Haspelberg).

Der Förderberg wird mit einem Gurtbandförderer ausgerüstet. Die anderen Berge werden parallel zum Förderberg aufgefahren. Der Materialtransportberg wird mit Gestänge (= Gleisen) ausgerüstet. Materialberg und Fahrungsberg dienen gleichzeitig als Wetterwege: einer für Frischwetter, der andere für den Ausziehwetterstrom.

Nach dem Auffahren der Berge werden Anschlüsse für die erste Teilsohle ausgesetzt und die Vorrichtungsstrecken aufgefahren.. Das Aufschluß-Schema in isometrischer Darstellung ist in Abb. 23 wiedergegeben.

Um den Ausziehbewetterungsstrom vom Fahrort (14) zur Hauptschacht (1) übergeben zu können, ist dieser Grubenbau durch den Durchbruch (15) verbunden. Der Durchbruch ist ein Hilfsgrubenbau, der durch das Gebirge unter den verschiedenen Neigungswinkeln zum Horizont geführt worden ist. Der dient zur Bewetterung.

Der Längs- und Querschnitte des Durchbruches sind im Abb.26 dargestellt, die Schnitte entsprechend des Haspelberges und Fahrortes im Abb. 24 und 25.

Der vorbereitete Streb wird mit der Gewinnungsausrüstung ausgestattet und wird analogisch wie Strebe im Bremsbergteil des Grubenfeldes abgebaut. Nach dem Abbau der ersten Sohle wird die zweite abgebaut und die dritte vorbereitet (Abb. 27). Für die rechtzeitige Reproduktion der Abbaustöße im haspelbergischen Teil des Grubenfeldes sind nicht nur zwei Strecken und ein Einbruch sondern auch der Haspelberg (Förderberg) mit zwei Fahrorten durchzuführen.

In beschriebener Reihenfolge werden die Vorrichtungs- und Gewinnungsarbeiten durchgeführt, bis das Grubenfeld erschöpft sein wird.

Die Bewetterung der Strebe des haspelberfischen Teils des Feldes wird – wie früher beschrieben worden ist – gemacht. Die Luft von außen geht durch die Hilfsschacht und den Querschlag zur Hauptstrecke. Von der Strecke geht die durch ein Fahrort bis zur Sohlenfußstrecke. Hier teilt sich der Luftstrom in die Flüel des Grubenfeldes und geht zu den Strebe durch die Sohlenfußstrecke. Nach Umspülen der Streb fließt die Luft durch die Sohlenbewetterungsstrecke zum entlüftenden Fahrort und durch den Durchbruch tritt die Hauprtschacht ein. So fließt die Abluft genauso wie im Bremsbergteil des Grubenfeldes von unten nach oben.

Die Kohle wird durch den Förderer vom Streb bis zum Haspelberg transportiert, über den Haspelberg bis zu der Hauptstrecke und zum Querschlag und dann in den Füllort.

 

0. Welchen Teil des Grubenfeldes bezeichnet man als haspelbergischer Teil des Grubenfeldes?
1. Womit unterscheiden sich Haspelberg und Bremsberg?
2. Wann beginnt man die Vorrichtung des haspelbergischen Teils des Grubenfeldes?
3. Durch welche Grubenbauen geht die Luft in der Reihenfolge für Bewetterung der Streben im haspelbergischen Teil des Grubenfeldes?
4. Was nennt man den Durchbruch?
5. Durch welche Grubenbauen wird die Kohle aus dem Streb gefördert, der sich im haspelbergischen Teil befindet?

 

10.  Weitere Grubenbaue

Bisher haben wir folgende Haupt-Grubenbaue kennengelernt:

senkrechte – Schächte (zur Förderung, zur Seilfahrt, zum Materialtransport, zur Bewetterung),

geneigte – Berge (Bremsberg und Haspelberg/Uklon zur Förderung, Berge zur Fahrung, Materialtransport und zur Bewetterung),

waagerechte – Strecken, Querschläge (zur Förderung, zum Materialtransport, zur Bewetterung).

Die Rösche (Abb. 28) In einigen Fällen wird parallel zu einer Flözstrecke ein weiterer Grubenbau im Flöz aufgefahren, der etwa 10- 20 m entfernt ist und sich oberhalb der Flözstrecke befindet. Das ist eine Rösche. Dieser Grubenbau dient beim späteren Abbau für die Kohlenförderung, Bewetterung und Fahrung der Bergleute. Flözstrecke und Rösche sind miteinander durch Durchhiebe/Querhiebe verbunden. Die Höhe der Rösche entspricht der Flözmächtigkeit. Die Querschnitte von Rösche und Flözstrecke sind in Abb. 28 dargestellt.

Oft dient eine Rösche als Abwetterweg bei der Auffahrung der Flözstrecke. Mit den Durchhieben kann eine durchgehende Wetterführung erreicht werden, so daß die Frischwetter in Richtung zur Ortsbrust geführt werden, dann durch den Durchhieb treten und durch die höher gelegene Rösche abgeführt werden. In diesem Fall werden die Ortsbrust der Flözstrecke und die Ortsbrust der Rösche über fliegende Luttenstränge bewettert, was günstiger ist als die gesamte Flözstrecke über Lutten mit Frischwetter zu versorgen.

Der Durchhieb/Querhieb (Abb. 28) Das ist ein geneigter Grubenbau, der die Rösche mit der Flözstrecke verbindet. Ein Durchhieb dient zur Kohlenförderung, Bewetterung und Fahrung der Bergleute. Die Höhe eines Durchhiebes entspricht der Flözmächtigkeit. Ein Durchhieb ist meistens, wie die Rösche, mit Holzstempeln und Holzkappen ausgebaut. Wenn die Strecke nicht als Flözstrecke sondern im Gestein aufgefahren ist (Gesteinsstrecke), dann verbindet man die Strecke und die Rösche bzw. die Gesteinsstrecke und eine parallele Flözstrecke durch einen geneigten Grubenbau – einen Berg für Förderung unter Ausnutzung der Schwerkraft (Abb. 30).

Der Förderberg (Abb. 30) ist ein geneigter Grubenbau, welcher zwei andere Grubenbaue verbindet und zur Kohlenförderung - in der Regel - unter Ausnutzung der Schwerkraft dient. Ein Berg dient auch für Materialtransport und Fahrung der Bergleute. Im Querschnitt hat ein Berg drei Trumme (= Abteilungen) – Fördertrumm für Kohle, Materialtrumm und Fahrtrumm.

Gasse (Abb. 29). Bei der Auffahrung von Flözstrecke in geringmächtige Flöze fällt Gesteinshaufwerk an, das abgefördert werden muß. Es ist von Vorteil das Gesteinshaufwerk in der Grube zu lassen/versetzen.

Beim Auffahren von Flözstrecken wird ein Teil des Kohlenflözes abgebaut werden und das aus dem Streckenquerschnitt anfallende Gesteinshaufwerk in den ausgekohlten Hohlraum versetzt werden. Den kurzen Abbaustoß, wo die Kohle gewonnen wird, nennt man Gasse (russisch Raskoska).

Für die Bewetterung der Gasse und Schaffung der gesicherten Ausgänge werden zwei weitere Grubenbaue erforderlich. Das sind eine kurze Begleitstrecke und das Fahrort im Versatzdamm.

Die Begleitstrecke unter den Versatzdamm (Abb. 29) Das ist ein waagerechter Grubenbau, der einer Abbaustrecke parallel aufgefahren wird. In der Regel ist die Höhe der Begleitstrecke der Flözmächtigkeit gleich. Die Begleitstrecke dient zur Bewetterung und Fahrung. In einigen Fällen wird die Begleitstrecke zur Kohlenförderung benutzt.

Das Fahrort im Versatzdamm (Abb. 29) ist, wie die Begleitstrecke, ein Grubenbau, der im Versatz geführt wird. Das ist ein geneigter Grubenbau, der die Abbaustrecke und die Begleitstrecke verbindet und zur Bewetterung der Gasse dient.

Der Blindschacht (Abb. 33) Häufig ist es notwendig, Kohlenförderung, Materialtransport, Wetter­führung und Seilfahrt innerhalb der Grube zwischen verschiedenen Sohlen bzw. zwischen Sohlen und flözgängigen Grubenbauen durchzuführen.. Für diese Zwecke dient ein Blindschacht. Er ist ein senkrechter Grubenbau, der keinen Ausgang zur Erdoberfläche hat und alle Funktionen des senkrechten Tageschachtes (Hauptschachtes) erfüllt.

Wenn die Transportrichtung durch den Blindschacht von oben nach unten hergestellt wird, nennt man diesen Schacht das Gesenk (Abb. 31). Blindschächte haben meistens einen kreisförmigen Querschnitt und Teufen (= Längen) bis 100 m .

Wenn die Abbauteufe gering ist unter 100 m dann werden die Abwetter nicht über die Wettersohle dem Abwetterschacht zugeführt, sondern ein Schurf hergestellt. Wenn die Abbauteufe ist mehr als 100 m werden das Wetterbohrloch hergestellt. Der Schurf und das Wetterborloch sind die senkrechte Grubenbau, die einen unmittelbaren Ausgang zur Erdoberfläche hat und zur Abführung der Abluft dienen. Bei größerem Teufe des Grubenbaues spricht man von einem Wetterschacht. In einigen Fällen ist es zweckmäßig, die Schächte nicht senkrecht sondern unter einem bestimmten Winkel abzuteufen. Diese Schächte nennt man tonnlägige Schächte .

Beim Abbau von mächtigen, steilstehenden Flözen (mehr als 10 m Flözmächtigkeit)

werden Flözstrecken am Liegenden und am Hangenden aufgefahren. Als

Verbindung zwischen diesen Strecken wird ein söhliger Grubenbau hergestellt.

Dieser Grubenbau hat keinen Ausgang zur Erdoberfläche und dient zur Kohlenförderung, Bewetterung und Fahrung der Bergleute. Das ist ein Flözquerschlag ( rusisch – Ort) (Abb. 32).

Wenn das Kohlenflöz sich in den Bergen befindet, dann verwendet man für die Ausrichtung des waagerechten Grubenbaus die Stollen (Abb.34). Sie haben einen unmittelbaren Ausgang zur Oberfläche und alle Funktionen der senkrechten Schacht.

Die Stollen führt man vom Fuß des Berges bis zum Kohlenflöz. Es ist notwendig zwei Stollen durchzuführen – Hauptstollen und Hilfsstollen. Wenn der Stollen zwei Ausgänge zur Oberfläche hat, dann bezeichnet man diesen Stollen als den Tunnel (Abb.35).

Zusammenfassend kann man die Grubenbaue nach folgenden Kennzeichen/Kriterien klassifizieren:

• Verbindung zur Erdoberfläche
• räumliche Lage
• Lage zum Flöz
• Verwendung/Funktion/Aufgaben/Zweck

In der folgenden Tabelle sind die Grubenbaue mit ihren Kennzeichen im Überblick dargestellt.

Tabelle 1

№	Grubenbaue	Verbindung zur Erdober-fläche	Räumliche Anordnung	Lage zu den Kohleflözen	Aufgaben
					Kohlenförderung	Materialtransport	Fahrung der Belegschaftschaft	Bewetterung
1	2	3	4	5	6	7	8	9
1	Schacht Förderschacht, einziehender Wetterschacht ("Hauptschacht")	ja	senkrecht	nicht konkordant	+			+
	Schacht Seilfahrtsschacht, Materialschacht ("Hilfsschacht")	ja	senkrecht	nicht konkordant		+	+	+
2	Blindschacht	nein	senkrecht	nicht konkordant	+	+	+	+
3	Gesenk	nein	senkrecht	nicht konkordant	+	+	+	+
4	Schurf, Wetterborloch	ja	senkrecht	nicht konkordant				+
5	Berg (Haspelberg, Uklon)	nein	geneigt	konkordant	+
6	Förderberg (Bremsberg)	nein	geneigt	konkordant	+
7	Fahrort, Berg	nein	geneigt	konkordant		+	+	+
8	tonnlägiger Schacht („Hauptschacht“)	ja	geneigt	im Einfallen (eventuell nicht konkordant)	+			+
9	tonnlägiger Schacht („Hilfsschacht“)	ja	geneigt	im Einfallen (eventuell nicht konkordant)		+	+	+
	Durchhieb (Querhieb)	nein	geneigt	konkordant	+	+	+	+
10	Fahrort in Versatzdammt	nein	geneigt	konkordant	+		+	+
11	Durchbruch	nein	geneigt	nicht konkordant				+
12	geneigte Querschlag	nein	geneigt	nicht konkordant	+	+	+	+
13	Querschlag	nein	waage-recht	nicht konkordant	+	+	+	+
14	Strecke (Richtstrecke)	nein	waage-recht	streichend	+	+	+	+
15	Flözquerschlag(“Ort”)	nein	waage-recht	nicht konkordant	+	+	+	+
16	Stollen	ja	waage-recht	nicht konkordant	+	+	+	+
17	Tunnel	ja	waage-recht	nicht konkordant	+	+	+	+

 

 

11.  Die Untertageförderung

Die Kohle, die im Abbaubetrieb gewonnen wird und das Gestein, das bei der Kohlengewinnung, der Streckenauffahrung und der Unterhaltung der Grubenbaue anfällt, muß abgefördert werden. Zu diesem Zweck sind die Grubenbaue mit Fördermitteln ausgerüstet.

Das Kohlenhaufwerk wird durch söhlige und geneigte Grubenbaue in der Regel mit Hilfe der Band- oder Gurtförderer abgefördert (Abb. 36). Das Prinzip eines Bandförderers besteht darin, daß zwischen den am Ende des Förderers vorhandenen Trommeln (1) ein geschlossener breiter gummierter Textil- oder Stahlseilarmierter Gurt (2) gelegt ist. In Längsrichtung des Förderers ist der Gurt auf Rollen (3) gestützt, die in einem stählernen Traggerüst eingebaut sind. Die Rollen vom Obergurt des Förderers sind so angeordnet, daß der Gurt eine Muldenform erhält. Die Trommel, welche in Förderrichtung am Abwurf liegt, ist als Antriebstrommel mit Getriebe und Antrieb verbunden. Beim Drehen dieser Trommel setzt sich der Gurt durch die Reibung zwischen Trommel und Gurt in Bewegung. Die Fördergeschwindigkeit des Gurtförderers beträgt in der Regel 2,5 m/s.

Die Gurtförderer haben Längen bis1000 - 1500 m und Förderleistungen von 300 - 1500 t/h.

Für den Materialtransport und die Abförderung des Haufwerkes durch söhlige Grubenbaue benutzt man Gleisförderung/Elektrolokomotivförderung . Dabei benutzt man Klein- und Mittelförder­wagen mit einem Volumen von 1- 3,5 m 3 oder Großraumförderwagen (bis 5000 l ), in Einzelfällen Grubenwaggons bis 28 m³ . Die Wagen werden zu Zügen zusammengestellt, die von Elektro­lokomotiven gezogen werden. Elektrolokomotiven sind als Fahrdraht- oder Batterielokomotiven im Einsatz. Am Ende einer Arbeitsschicht wechselt man die leeren Batterien gegen aufgeladene Batterien im Akkumulatorenraum. Eine Elektrolokomotive wiegt 5-14 t und zieht Züge mit einem Gewicht bis zu 90 t.

Bei der Förderung des Gesteinshaufwerkes und dem Materialtransport durch geneigte Grubenbaue werden die Kleinwagenzüge mit Hilfe von speziellen Winden, die Haspel genannt werden, gezogen (Abb. 37). Der Haspel wird in einer speziellen Haspelkammer (1) am oberen Anfang des Berges aufgestellt. Zum Ziehen des Kleinwagenzuges (2) wird das Drahtseil (3) mit seinem Ende an den Zug angeschlagen (= verbunden), dann wird das Seil von der Seiltrommel (4) aufgewickelt; beim Hängen läuft das Seil von der Trommel ab. Mit Hilfe dieser Einrichtungen kann man Kleinwagen­züge durch Berge mit Längen bis etwa 1500 m fördern.

Die Abförderung des gewonnenen Haufwerkes und anderer Lasten durch senkrechte Grubenbaue übernimmt die Schachtförderung. Hierbei wird die Kohle aus der Grube entweder in Wagen in Gestellförderungen oder mit Hilfe von Schachtfördergefäßen gehoben (Abb. 38, a ).

Das Gefäß ist ein stählerner Kasten, der im Füllort von oben beladen wird und der übertage durch eine untere Öffnungsklappe entleert wird. Das Gefäß hat ein Volumen von 5-30 t und wird im Füllort aus Kohlenbunkern mit Hilfe von speziellen Dosiereinrichtungen gefüllt.

Über dem Schacht baut man ein Fördergerüst oder einen Förderturm (1). Das ist eine Metall- oder Eisenbeton-Konstruktion, auf der die Turm-Fördermaschine aufgestellt ist. Über die Seilscheibe (2) der Fördermaschine sind die stählernen Förderseile (3) gelegt. Die Förderkörbe sind an den Seilen in der Weise aufgehängt, daß ein Förderkorb (4) sich im Füllort auf der Sohle im unteren Teil des Schachtes zur Beladung befindet, während gleichzeitig der zweite Förderkorb (5) sich übertage im Förderturm befindet und seinen Inhalt in den Bunker (6) entlädt. Nach der Beladung des unteren und der Entladung des oberen Förderkorbes schaltet der Antrieb der Fördermaschine ein und das beladene Fördergefäß wird im Schacht nach oben gefördert. Das leere Fördergefäß senkt sich in dieser Zeit zum Füllort.

Der Betrieb der Schachtförderung ist vollständig automatisiert.

Die Gestellförderung (Abb. 38, b) dient zur Förderung von Wagen mit Gesteinshaufwerk und zur Materialförderung in die Grube mit Materialwagen oder Materialcontainer und auch für die Seilfahrt der Bergleute. Als Fördergefäß dient das Gestell (4) - eine stählerne kastenförmige Konstruktion, die einem Lift ähnlich ist.

Das Förderschema ist die zeichnerische Darstellung der verfahrensmäßigen technologischen Zusammenwirkung der Fördereinrichtungen eines Bergwerkes. Für unser Beispiel einer Grube ist das Förderschema in Abb. 39 gezeigt.

In modernen Gruben wird die Förderung der Kohle vom Streb bis zum Bunker der Gefäßförderung mit Hilfe von Gurtförderanlagen durchgeführt. Die Gesteinsförderung, der Materialtransport, die Beförderung der Belegschaft ist Gleisförderung (2).

Die aus der Grube geförderte Rohkohle wird nach der übertägigen Entladung des Gefäßes in Bunker mit Gurtförderer in Eisenbahnwaggons (3) für den Absatz an die Verbraucher ( oder Aufbereitungsanlage) verladen.

Das Gestein, das aus der Grube in Wagen gefördert wird, wird übertage mit Gurtförderern, Eisenbahnwaggons (4), LKW oder SLKW zur Bergehalde abtransportiert.

 

12.  Die Grubenbewetterung

Um günstige Arbeitsbedingungen bereitzustellen muß man die Grubenbaue bewettern. Man kann die Grubenbewetterung insgesamt sehen, wenn man sich mit dem Wetterführungsplan (= Wetterriss) der Grube bekannt macht. Der Wetterführungsplan ist eine zeichnerische Darstellung aller Grubenbaue mit Hinweisen auf die Wetterrichtung.

Die in die Grube einziehende Luft besteht aus einem Gasgemisch. Der für menschliches Leben notwendige Sauerstoff hat in der Luft einen Anteil von etwa 20,95 % vom Gesamtvolumen der Luft. Wenn die Luft durch die Grubenbauen strömt, so nimmt sie Wasserdampf, Kohlendioxid, Schwefelwasserstoff und andere Gase auf. Aus der Kohle strömt Methan aus, bei den Sprengarbeiten entstehen Sprenggase. In Folge dieser Vorgänge sinkt der Sauerstoffanteil der Grubenwetter. Die zugelassenen Arbeitsbedingungen fordern in den Grubenwettern einen Sauerstoffgehalt von mindestens 20 % .

Sehr gefährlich ist das Methan in den Kohlengruben. Es ist brennbar und kann im Gemisch mit der Luft ein explosives Gemisch bilden. Ein explosionsgefährliches Methan-Luft-Gemisch entsteht bei einem Methangehalt von 5 - 6 % bis 14 -16 % . Die Sicherheitsvorschriften der Ukraine legen fest, daß der Abwetterstrom aus dem Streb höchstens 1 % Methan enthalten darf.

Je nachdem, welche Methanmengen je gewonnene Tonne Kohle anfällt, gliedert man in der Ukraine die Bergwerke in vier Kategorien:. Bei einer Methanausgasung bis 5 m 3 /t gehört das Bergwerk zur ersten Kategorie, bei einer Ausgasung von 5 bis 10 m 3 / t gehört die Grube zur zweiten Kategorie, von 10 bis 15 m 3 /t zur dritten Kategorie und wenn die Methanausgasung über 15 m 3 /t beträgt, so bezeichnet man das Bergwerk als ein Über-Kategorie-Bergwerk. Die Mehrheit der modernen Bergwerke gehört zu den Über-Kategorie-Bergwerken. In den Sicherheitsvorschriften ist festgelegt, daß die ausziehenden Wetter der Grube einen Methangahalt von nicht mehr als 0,75 % enthalten dürfen. Um diese Forderung zu gewährleisten, wird die Grube mit einem Wetterstrom von 2.000 bis 20.000 m 3 /min Luft versorgt. Wenn man die Masse der einziehenden Luft in die Grube in Tonnen ausdrückt, so ist sie 2-5 mal höher als der entsprechende Wert der Kohlenförderung des Bergwerkes.

Für die Zufuhr solcher Luftmengen in die Grube benutzt man leistungsstarke Bewetterungsanlagen mit Ventilatoren, welche Hauptgrubenlüfter heißen. Bei jedem ausziehenden Wetterschacht sind 2 Lüfter aufgestellt, davon steht einer betriebsbereit in Reserve. Die Saugseite des Lüfters ist mit dem Schacht durch einen speziellen Wetterkanal verbunden. Durch die Saugwirkung des Lüfters strömt die frische Luft als Frischwetter durch die einziehenden Wetterschächte in die Grube, verteilen sich in der Grube, werden als Abwetter gesammelt und durch den ausziehenden Abwetterschacht abgeführt. In der Abb. 40 ist das Schema einer Grubenbewetterung gezeigt.

Um Frischwetter und Abwetter nicht zu mischen, benutzt man in den Grubenbauen Wettertüren (1) bzw. Drosseltüren (2), wenn man den Wetterstrom begrenzen muß. Durch Wetterbrücken (3) kann man Wetterwege kreuzen.

Bei der Auffahrung von Grubenbauen werden ihre Örter durch Sonderbewetterung mit Hilfe von lokalen, mobilen Lüftern bewettert (4). Das sind tragbare Lüfteranlagen, die das Wetter an die Ortsbrust und die Stöße durch Plastiklutten blasen.

Die lokalen Lüfter werden im Frischwetterstrom aufgestellt. Das Abwetter kommt aus dem Ortsvortrieb und wird durch den Frischwetterstrom ausgelöst.

Jedes Bergwerk hat selbständige Abteilungen der Grubenbewetterung und der Arbeitssicherheit. Ihre Funktionen sind die Kontrolle der Wetterführung und die Gewährleistung der sicheren Bewetterung, sowie die Kontrolle der Arbeitssicherheit bei allen Arten der Untertagearbeiten.

 

13.  Die Wasserhaltung

Die Grubenbaue liegen im wasserführenden Gebirge, deshalb kommt Wasser in die Grubenbaue. Jede Stunde kommt das Wasservolumen in der Größe von 100 bis 300 m 3 . Wenn man keine Maßnahmen von der rechtzeitigen Herausgabe des Wassers auf die Tagesfläche durchgeführt werden, so kann die Gefahr einer Überflutung der Grube entstehen.

So wie bereits früher betont, werden besondere Grubenbaue am Füllort für die Wassersammlung – Wassersümpfe eingerichtet. Wie kommt das Wasser in die Sumpfstrecken ? Da alle waagerechten Grubenbaue (Strecken, Querschläge) geometrisch nicht waagerecht sind., sondern eine ansteigende Neigung 3- 5 o / oo aus dem Füllort haben, ist der Wasserzulauf sichergestellt.

In der Sohle der Grubenbaue sind Wasserrinnen angelegt, die 25 - 30 cm tief und 40 - 50 cm breit sind. Durch diese Wasserrinnen fließt das Wasser in Richtung zum Füllort ab. Im Unterpunkt des Füllortes liegt der Wassersammlerpunkt. Aus dem Wassersammler saugt man das Wasser mit den leistungsfähigen Pumpen auf die Tagesfläche. Die Wasserrohrleitung wird durch den Tagesschacht nach übertage geführt.

In den Zielen der Ausnahme der Überschwemmung der Grube wegen keinen Zufuhr der Elektroenergie oder der Beschädigung der Pumpen trift man folgende Maßnahmen ein: der Rauminhalt des Wassersammlers wird berechnet nach einem achtstündigen Wasserzufluß; in der Pumpenkammer baut man drei Pumpen ein, jede mit einer Pumpkapazität, die den Wasserzufluß bewältigen kann. Eine Pumpe ist in Betrieb, die zweite kann in jederzeit eingeschaltet werden, die dritte kann inspiziert oder repariert werden. Die Arbeit der Wasserhaltung erfolgt automatisch.

Beim Abbau im Unterwerksbau muß man das Wasser in den Wassersammler durch die schwebenden Grubenbauen eingehen. Das geht im Selbstfluß nicht. Darum richtet man die Abteilungswassersammler bei der schwebenden Grubenbauen und mit den Pumpen durch die Röhren gibt man das Wasser bis zum Füllortsniveau aus.