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Erinnerung an den Historischen Mansfelder Kupferschieferbergbau.
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Der Bergbau in der Mansfelder Mulde.
Nachdem der Kupfererzbergbau in der Mansfelder Mulde
am Ostrand des Harzes nach
einer Legende (Gründung durch die Knappen NAPPIAN
und NEUCKE ) spätestens
seit 1199 bestanden
hat, wurde dort im August 1990 die letzte Schicht
verfahren.
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Als älteste deutsche Bergmannsdarstellungen
des Mittelalters gelten die beiden Konsolfiguren aus
der Kapelle am Welfesholz im Mansfelder Seekreis.
Die Kapelle wurde von Rudolf von Habsburg 1289 wiederhergestellt,
und zu dieser Zeit gehören auch die beiden Figuren.
Da man zu Beginn des 19. Jahrhunderts den Bau abriß,
gelangten die Skulpturen, die am
Sockel mit Schrift als NAPPIAN und NEUCKE
bezeichnet sind, in das Sitzungszimmer des Bergamtes
von Eisleben.
Die beiden kauernden Hauer - die Tradition sieht in
ihnen die sagenhaften Begründer des Mansfeldischen
Bergbau´s - fassen mit beiden Händen die
Keilhauen. Die übergroßen
Köpfe, die die "Gugel" fest umhüllt,
der gedrungene Wuchs, das knapp sitzende Wams
verleihen ihnen das spukhafte Gehabe von Zwergen. |
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Die aus der Mansfelder Mulde geförderten Erze
(in Form feinverteilter Schwermetallsulfide ) hatten
einen durchschnittlichen Gehalt von 2,8 % Kupfer und
und 142 Gramm Silber pro Tonne.
Vor dem 2.Weltkrieg betrug die Jahresproduktion :
--- 25.000 Tonnen Kupfer,
--- 130 Tonnen Silber ,
--- außerdem lieferten die Hütten H2SO4
, Mo, Pb , Zn, V und Schlackensteine.
In der Mansfelder Mulde und
im Sangerhäuser Revier wurden bis zur Stillegung
insgesamt
ca. 110 Millionen Tonnen Kupferschiefer gefördert
und daraus
- 2,6 Millionen Tonnen Kupfer sowie
- 15.000 Tonnen Silber ausgebracht.
Außerdem:
ab 1856 Nickel bis zu 300 t/Jahr
ab 1858 Schwefel als Schwefelsäure bis zu 40.000
t/Jahr
ab 1864 Selen bis zu 25 t/Jahr
ab 1878 Gold bis zu 30 kg/Jahr
ab 1887 Blei bis zu 4.000 t/Jahr
ab 1907 Zink als Oxide und Salze bis zu 5.000 t Zinkinhalt/Jahr
ab 1910 Molybdän bis zu 50 t/Jahr
ab 1928 Platin und Palladium
ab 1929 Rhenium
ab 1941 Vanadium als Oxid bis 100 t/Jahr
ab 1959 Germanium aus den Zwischenprodukten der
Blei-Zink-Staubverarbeitung und
Antimon, Arsen, Cadmium,
Gallium, Kobalt, Jod und Thallium aus verschiedenen
Zwischenprodukten
Die bergmännische "Strebarbeit "
wurde durch Sprünge erschwert, die das Flöz
durchzogen.
Diese sind oft zu Klüften geworden - man sprach
von "Kobaltrücken ".
Ihre Ausfüllung bestand vielfach aus Schwerspat,
zwischen den verworfenen Flözteilen
traten aber auch nicht selten Erze auf, z.B. solche
von Co, Ni, Bi, Cu, Pb.
Als Erzbringer für das Kupferschieferflöz
sind die Kobaltrücken nicht aufzufassen.
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Schiefer
= Gestein, das infolge Druckwirkung Spaltbarkeit in
einer Richtung erhalten hat,
die keineswegs mit der ursprünglichen Schichtungsrichtung
übereinstimmen muß.
Mergel = Gemisch aus Kalk und Ton.
Bitumen = organische Substanz,
die aus Fett und Eiweißstoffen niederer Organismen
hervorgeht und sich mit dem
Lösungsmittel Benzol extrahieren läßt. |
Zur Geologie der Lagerstätte.
In der Zechsteinzeit drang von Norden her ein flaches
Meer nach Mitteleuropa vor und
erfüllte die neu entstandenen Becken in weiten
Teilen Deutschlands, Polens, des Baltikums,
Dänemarks, der Niederlande und auch Englands.
Die in diesem Zechsteinmeer abgelagerten Gesteinsfolgen
weisen auf eine Sedimentation
in vier deutlichen Zyklen hin.
Daraus läßt sich schließen, daß
die Verbindung zwischen Zechsteinmeer und Weltmeer
wiederholt eingeengt wurde ( Barrentheorie OCHSENIUS
1830-1906).
Den ersten Sedimentationszyklus (Zechstein 1 oder
Werra-Serie) leitet ein in dem vordringenden Meer
abgesetztes Konglomerat mit kalkigem Bindemittel ein.
Es greift diskordant über die eingeebneten Sättel
des Variszischen Gebirges und die festländischen
Muldenausfüllungen des Oberkarbons und Rotliegenden
hinweg.
In einigen Gegenden finden sich statt der untersten
Meeresablagerungen noch
festländische, wie z. B. im Mansfeldischen die
Dünensande des "Weißliegenden".
Sehr gleichmäßig lagerte sich dann ein
bituminöser, etwa 30 cm mächtiger
Schiefermergel ab, der neben Schwefelkies geringe
Mengen an sulfidischen Erzen
von Kupfer, Blei und Zink sowie an Silber und selteneren
Elementen enthält,
der Kupferschiefer.
In einigen Randgebieten des Meeres, wie in Ostthüringen,
und auf gewissen Schwellengebieten, wie im Oberharz
und bei Schmalkalden am Thüringer Wald, fehlt
dieser Kupferschiefer allerdings.
Im Westen, am Rheinischen - Schiefergebirge, und im
Osten, in Niederschlesien - hier
abbauwürdig -, entspricht ihm der Kupfermergel.
Der Kupferschiefer entstand als Faulschlammbildung
(Sapropel) aus Resten abgestorbener Tiere und Pflanzen
der oberen Gewässerregion in einem schlecht durchlüfteten
Meer das
reich an Schwefelwasserstoff war. Durch den Schwefelwasserstoff
wurden die Metallsalze
des Meerwassers, deren Metallgehalt wohl abgetragenen
Lagerstätten des Variszischen Gebirges entstammt,
in Form von Sulfiden ausgefällt.
Fische gingen in diesem Wasser massenhaft zugrunde
und wurden in die Kupferschiefer eingebettet. Besonders
häufig finden sich
*** der heringsähnliche Palaeoniscus freieslebeni,
dessen Schuppen vererzt sind
*** der schollenähnliche Platysomus gibbonus.
*** zahlreiche Pflanzenreste, so Zweige des Nadelholzes
Ullmannia bronni.
Der Kupferschiefer im Mansfelder Revier war nie
ein attraktives Objekt für
Mineraliensammler, wohl aber Paläontologen.
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Auf den Schnittflächen
ist als auffälligste Mineralbildung eine bis zu
3 mm
starke Schicht von gediegen
Kupfer Cu zu
sehen.
Parallel zu der Kupferschicht sind einige, zum Teil
offene Spalten mit gediegen
Silber Ag ausgefüllt.
Eine fast rechtwinklig von der Kupferschicht verlaufende
Querkluft enthält im unteren
Teilabschnitt gediegen Kupfer dem gediegen Silber
bis an die "Pockenschicht" folgt.
Unter der "Pockenschicht" wird eine bis
zu etwa 1 mm dicke Schicht aus gediegen Silber sichtbar
die sich weiter über die Flanke des Stückes
erstreckt.
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Entwicklung der schweren und gefährlichen
bergmännischen Gewinnungsarbeit
im Kupferschieferflöz. |
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Die Gewinnung des nur 40
cm mächtigen Kupferschiefer-Flözes
erfolgte seit Jahrhunderten als Strebbau mit Hand-Versatz.
Die Bergleute schlugen zunächst das Kupferschieferflöz
heraus und erweiterten danach
im tauben Nebengestein des Hangenden die Strebhöhe
auf 50 bis 60 cm
um sich für die Liegendarbeit die notwendige
Arbeitshöhe zu schaffen.
Der Hauer lag beispielsweise als Rechtshänder
auf der linken Körperseite auf einem
Achsel- und Beinbrett das ihn stützte und vor
Geröllbröckchen auf der Sohle schützte.
In dieser Zwangshaltung arbeitete er 8 Stunden um
den Kupferschiefer loszuschlagen
und wegzuräumen und danach das taube Gestein
hinter sich als Handversatz aufzustapeln.
Die Mansfelder Bergleute entwickelten bei dieser Arbeit
einen dauergekrümmten Nacken
und wurden in der Bevölkerung anerkennend "Krummhälse"
(kein Schimpfwort) benannt.
Der Abtransport des gewonnenen Kupferschiefers aus
dem Streb erfolgte traditionell in niedrigen beräderten
Holzkarren. Bei der späteren Mechanisierung durch
Rutschen und Stahlglieder-Bänder und Schrapperanlagen.
Die traditionellen Werkzeuge waren nur Keilhaue, Fäustel
und Eisen. Durch "Feuersetzen" wurde die
Gewinnungsarbeit erleichtert.
Erst am Ende des 19.Jahrhunderts mit der Einführung
der Preßluftwerkzeuge und der
Sprengarbeit wurde der Arbeitsraum im Streb auf 80cm
und ab 1925 bei der Mechanisierung
durch Schämmaschinen und Schrappereinrichtungen
auf 100 cm erhöht.
Nun war die Arbeit
in knieender oder sitzender Körperhaltung möglich.
Im ausgebeuteten Strebteil wurden im aufgestapelten
Handversatz in bestimmten
Abständen sogenannte "Fahrten" als
Zu-und Abgänge zur Strebfront offengelassen,
sie dienten zur Abförderung, Bewetterung, Fahrung,
und zur Steuerung des Gebirgsdruckes.
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Beispiele der Strebprofile beim Kupferflözabbau
um 1950.
( Auszug aus einer
Richtlinie VVB Mansfeld- Zentralstelle Grubensicherheit)
Die Darstellungen zeigen, wie geschickt
die Bergleute den unterschiedlichen Gebirgsdruck nutzten,
um immer die
größtmögliche Sicherheit und beste
Gewinnungsleistung zu erzielen.
Bei den unterschiedlichen Maßnahmen
kam es immer darauf an, den Gebirgsdruck in den unteren
Lagen zu halten
(bis höchstens 70 cm über dem Flözliegenden).
Hierdurch wurde erreicht, daß die zu gewinnenden
Schichten
durch den Druck zermürbt und damit leichter herein
gewinnbar wurden.
Außerdem erzielte man ein sicheres festes
Dach über dem Arbeitsraum und verringerte die
Unfallgefahr.
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Exkurs zu Entstehung und Wirkung
des
Gebirgsdruckes beim Abbau.
(Auszug
aus einer Richtlinie der VVB Mansfeld- Zentralstelle
Grubensicherheit von 1950)
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Allgemeines.
Zum besseren Verständnis der obigen Ausführungen
zur Erhaltung einer
unfallsicheren und ergiebigen Strebarbeit ist im Folgendem eine kurze
Einführung über das Wesen und die Wirkung des Gebirgsdruckes auf den Abbau
überhaupt
und im Besonderen beim Abbau des Mansfelder Kupferschiefers gegeben.
Der Gebirgsdruck ist eine Erscheinung, mit der der Bergmann
immer zu rechnen hat.
Er äußert sich beim Erstellen von Hohlräumen
innerhalb der festen Erdrinde in der
Weise, daß er bestrebt ist, diese Räume wieder zuzudrücken
und auszufüllen.
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Die nach unten gerichteten Stützlinien, die durch
den Hohlraum eine Unterbrechung erfahren, erhalten nach
der Ausfüllung wieder ihre normale, d. h. senkrechte
Richtung.
Schon beim Auffahren von Strecken äußert
sich dieser Druck in der Firste.
Die Gesteinslagen zeigen dort nach kurzer Zeit eine
Durchbiegung und brechen
schließlich durch (Bild
1). Die dadurch spannungslos gewordenen Massen
bewirken
eine Abänderung der Richtung der Stützlinien
derart, daß diese nach den
Streckenstößen
ausweichen und in der Sohle wieder zusammenlaufen. Auch
das in
der Sohle der Strecke anstehende Gebirge hat
ebenso wie das in der Firste das
Bestreben in den Hohlraum
einzudringen, und es vollzieht sich hier derselbe Vorgang
wie in der Streckenfirste, nur infolge des nach unten
wirkenden Gewichtes etwas langsamer (Bild
1). Der Umlauf der Stützlinien um den Streckenquerschnitt
herum ist ähnlich der Form einer Ellipse (Bild
2). |
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Die Beobachtungen, die in dieser Richtung in den
Streckenräumen gemacht wurden, führten zu
der Erkenntnis, daß sich rings um die Strecke
(sowie jeden anderen
Abbauhohlraum) ein Mantel spannungslos gewordener
Gesteinsschalen legt.
Dieser sich teilweise weit in das Gebirge hinein erstreckende
lose Gesteinsmantel
wird die "Trompetersche Zone" genannt (Bild
3).
Diese Erkenntnis führte nicht nur beim Ausbau
der Strecken zu wesentlichen
Änderungen (Rund- oder Bogenausbau statt Türstockzimmerung),
sondern ist
auch bei der Führung des Abbaues von erheblicher Bedeutung.
Bei größeren Hohlräumen, wie sie später
beim Abbau entstehen, werden
naturgemäß viel größere Gesteinsmassen betroffen.
Die spannungslos
gewordenen Teile des Gebirges, die bei einem Streckenbetrieb nicht groß
sind und demgemäß noch nicht weit in das umgebende Gestein hineinreichen,
werden
bei den viel größeren Abbauhohlräumen gewaltigen Umfang annehmen
und
sich demgemäß erheblich in das Hangende hinein erstrecken.
Die Art und Weise, wie die ihrer Unterstützung
beraubten Massen in Bewegung
geraten, ist nach der
Beschaffenheit des Gebirges verschieden.
Während
dickbankige zähe Schichten sich allmählich
durchbiegen und auf dem
Versatz zur Ruhe kommen, dabei aber längere Zeit ihren Zusammenhang behalten,
wird bei massigen ungeschichteten Gesteinen wie Sandstein,
Granit, Porphyr -
aber auch Anhydrit und Steinsalz
- eine Durchbiegung nicht eintreten.
Die genannten
Gesteine brechen vielmehr in mehr oder weniger großen
Schollen
nach, sie neigen zur Glockenbildung (Bild
4).
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Diese Glocke oder Kuppel wird mit der
Größe der abgebauten Fläche immer höher.
Sie ist als ein Gewölbe anzusehen, welches den
auf ihm lastenden Gebirgsdruck
auf seine Widerlager, die Kämpferflächen,
d. h. in diesem Falle auf die Kanten
der noch nicht abgebauten Lagerstättenteile überträgt.
Es sind also zwei Arten von Druck zu unterscheiden.
Einmal tritt in Erscheinung der oben beschriebene Gewölbedruck,
zum anderen das
Gewicht der hangenden, aus dem festen Verbände
gelösten Massen.
Es ist außerdem klar, daß die Beschaffenheit
der Gesteinsschichten im Hangenden
sowohl wie im Liegenden einer Lagerstätte bei der
Druckäußerung von erheblichem
Einfluß ist. Rollige oder stark zerklüftete
Massen werden eher in Bewegung kommen
als zähe
Bänke oder massige ungeschichtete Gesteinsarten.
Auch wird, wenn Gesteinsschichten von verschiedener
Beschaffenheit mitwirken,
ihre Reihenfolge von großem
Einfluß sein.
Das Liegende der Lagerstätte spielt bei der Druckwirkung
gleichfalls eine wichtige
Rolle. Wird es durch ein Gestein
gebildet, das fester als die Lagerstätte ist, so
wirkt sich der Druck in der, Lagerstätte aus, d.
h. er zerdrückt diese.
Liegen die Verhältnisse umgekehrt, so pflanzt das
Gebirge der Lagerstätte den
Druck auf das Liegende
fort und zermürbt dieses. Ein Aufquellen des Liegenden
hinter dem Abbaustoß ist dann die Folge.
Ein weiteres wichtiges Moment bilden noch die Verwerfungen
innerhalb der
Lagerstätte.
Die Klüfte, auch "Schlechten" genannt,
die jedes Gestein mehr oder weniger
durchziehen, sind
ebenfalls von Bedeutung. Sind sie zahlreich, ist also
der
Zusammenhang der Schichten stark gestört, so
wird eine Druckwirkung früher
eintreten. Dafür
muß aber eine erheblich größere Steinfallgefahr
hingenommen
werden.
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Die Druckwirkungen beim Abbaubetrieb
des
Mansfelder Kupferschieferbergbaues.
Die Druckäußerungen sind, wie ausgeführt
wurde, maßgeblich beeinflußt durch
die Beschaffenheit
der hangenden und der liegenden Schichten sowie der
Lagerstätte selbst.
Die geologischen Verhältnisse des Mansfelder
Kupfervorkommens.
Das Kupferschieferflöz, das den Gegenstand unseres
Bergbaues bildet, ist als
flache Mulde abgelagert, deren Einfallen 5-6° beträgt
und die nach Südosten
zu offen und nach den anderen drei Richtungen zu geschlossen ist.
Die Lagerstätte wird häufig gestört durch
Verwerfungen, deren Sprunghöhe
bis zu 80 m beträgt.
Je nach den Verhältnissen spricht man von Rücken,
Läufern, Flözgräben, Flözbergen,
Mulden, Sätteln und Dünen.
An der Nordflanke der Mulde treten außerdem steile
Hänge auf.
Längs der Rücken und Läufer ist das Gebirge
von zahlreichen mit Kalkspat
ausgefüllten Klüften,
den Schlechten, durchzogen. Diese nehmen in weiterer
Entfernung von den Rücken an Zahl ab, wobei ihr Abstand voneinander
größer
wird.
Das Kupferschieferflöz hat eine Mächtigkeit
von 20-25 cm im Durchschnitt
und weist vor allem in
seiner untersten Lage, der feinen Lette, keine große
Festigkeit auf.
Das Liegende des Flözes hingegen, das sogenannte
Weißliegende, ist ein
außerordentlich fester
Sandstein mit einer Mächtigkeit von etwa 60cm,-
vereinzelt geht diese bis auf 20cm zurück.
In durch Dünen gestörten
Feldesteilen steigt sie zuweilen bis zu 10m an.
Die das Flöz zunächst überlagernden Schichten,
die Dachberge und die Fäule,
besitzen nur eine mittlere Festigkeit. Vor allem die Fäule
ist stark zerklüftet.
Beide zusammen sind l-2 m mächtig.
Auf die Fäule folgt der
eigentliche Zechstein (Zechsteinkalk), eine etwa 4 m
mächtige, sehr feste und zähe Gebirgsschicht.
Als weitere hangende Schichten folgen der obere und
untere Anhydrit, welche
das älteste Steinsalz einschließen, und hierauf
der Stinkstein.
Die Mächtigkeit dieser vier Schichten, die die
mittlere Zechsteinformation
bilden, beträgt 60-70 m.
Die nun folgende obere Zechsteinformation, die Stein- und Kalisalze, der
jüngere Anhydrit und der Salzton schwanken
in ihrer Mächtigkeit bedeutend.
Die Gesteine des mittleren und oberen Zechsteins sind
sehr tragfähig, dabei
spröde und unbiegsam.
Bringt man die Eigenschaften der hangenden und liegenden
Schichten sowie
des Flözes selbst in Beziehung
zu den allgemeinen Druckerscheinungen, so
ergibt sich
folgendes:
***
Das Weißliegende als sehr feste Gesteinsschicht
setzt dem Abbaudruck
größten Widerstand entgegen,
es wirkt gleichsam als Amboß.
***
Das Flöz nimmt infolge seiner geringeren Festigkeit
(auch den hangenden
Schichten gegenüber) den ganzen
Druck auf.
Die Folge ist eine Zermürbung der von Natur aus
mildesten untersten Lage
des Flözes, der feinen Lette.
In den oberen Flözlagen äußert
sich der Druck in der Ablösung von
Gesteinsschalen,
den sogenannten Druckriegeln. Die nächsten hangenden
Schichten, Dachberge und Fäule, senken sich, sobald
sie ihrer Unterstützung
beraubt sind, verhältnismäßig
schnell nach unten, wobei sich die Fäule von
dem
darüberliegenden Zechstein meist ablöst, aber
infolge ihrer natürlichen
Klüftigkeit sehr
bald abbricht.
Der Zechsteinkalk gerät in Anbetracht seiner erheblichen
Mächtigkeit (4m)
und seiner großen Zähigkeit
erst in Bewegung, wenn eine größere Fläche
freigelegt ist.
Er biegt sich dann langsam durch und
legt sich auf den Versatz (Bild
5).
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Dieses gebogene Schichtenpaket übt auf den Abbaustoß
nicht nur einen
Druck nach unten, sondern auch eine
ziehende Wirkung nach der Richtung
des tiefsten Absinkens
aus.
Der Anhydrit als kompakte Masse von großer Mächtigkeit
ist imstande,
größere Flächen zu überspannen, ohne seine Lage zunächst zu
verändern.
Der sich durchbiegende nach unten absackende
Zechstein löst sich daher
vom Anhydrit ab und bildet
gegen diesen eine deutlich sichtbare Schichtfuge,
die oft mehrere
Zentimeter breit ist.
Diese Schichtfuge ist in Strecken, die in der Zechstein-Anhydritzone
getrieben
sind, häufig deutlich zu sehen.
Wird die Abbaufläche aber immer größer,
die Entfernung also, die der Anhydrit überspannt,
zu groß, so kann sich auch dieser nicht mehr in
der Schwebe halten.
Da er aber sehr spröde ist,
biegt er sich nicht wie der Zechstein nach unten
durch,
sondern bricht als große Scholle ab und legt sich
auf den Zechstein auf.
Das erste Nachbrechen erfolgt, wenn das Abbaufeld einen
Durchmesser von
80-100m erreicht hat. Das Gestein bricht
als flache Kugelhaube aus seinem
Verbände heraus
und schlägt mit großer Gewalt auf den Zechstein
auf.
Dies geht häufig mit donnerähnlichem
Krachen vor sich.
Der Bergmann sagt dann: "Es ist ein Druck durchgegangen."
Mit dem Fortschreiten des Abbaues erfolgt nun das Nachbrechen
des Anhydrits
immer dann, wenn die in der Schwebe hängenden
Massen zu groß geworden
sind. Dies geschieht meist in Abständen von 4-6 Wochen
(Periodendrücke).
Die Massen, die beim ersten Nachbrechen beteiligt sind,
müssen naturgemäß
größer sein als bei den folgenden Brüchen, da zum Herauslösen
von
Gesteinsmassen aus dem "Ganzen" bedeutend
größere Kräfte gehören, als
zum
Ablösen von Gebirgsschollen, wenn bereits freie
Flächen vorhanden sind.
Kommt also beim ersten
Nachbrechen des Anhydrits eine flache Kugelhaube
von
nahezu dem Durchmesser, welchen der Abbau z. Z. hat,
so sind es bei
den folgenden Brüchen, da der Abbau
meist einseitig fortschreitet, nur
halbkugelige Schalen
von etwa 10-40m Dicke (Bild 6).
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Die Stelle in der Nähe der Abbaukante, an welcher
der Anhydrit abreißt,
nennt man die Bruchlinie.
Durch den außerordentlich starken Schlag, der
bei einem solchen Nachbrechen
auf die Zechsteinbank
wirkt, und den dieser auf die Fäule fortpflanzt,
bricht
letztere infolge ihrer weniger festen Beschaffenheit meist in der Nähe der
Strebkante ab und setzt sich auf den Versatz.
Ist das Strebdach fest, so entsteht keine Gefahr für
den Strebraum, hat es
dagegen durch verschiedene Umstände (zahlreiche natürliche
Schlechten,
seifige Bahnen, offene Druckschlechten,
schlechten Mauerversatz, zu weite
Strebräume, unzureichenden
Ausbau) keinen festen Zusammenhang mehr,
so können
große Gesteinsmassen in den Strebraum hineinbrechen
(Strebzusammenbrüche).
Diese Gefahr ist beim ersten
Nachbrechen des Anhydrits am größten, weil
dabei viel größere Massen als bei den folgenden
Periodendrücken in
Bewegung kommen.
Um die teilweise verheerenden Folgen, die bei diesen
Periodendrücken
entstehen, zu mildern oder wenn
möglich ganz zu verhindern, sind
Maßnahmen
erforderlich, wie sie in Punkt 4 der "Richtlinien
zur Erreichung
einer unfallsicheren und ergiebigen Strebarbeit"
näher erläutert sind.
Durch die vorliegenden Darlegungen zu erkennen, daß
die vorhandene
eigenartige Schichtenfolge in der Hauptsache
günstige Druckerscheinungen
beim Abbau hervorrufen
muß. Daher wurde der Mansfelder Bergmann schon
frühzeitig dazu angeregt, den Gebirgsdruck auszunutzen,
um größere
Leistungen zu erzielen, über
die Wirkungen, die der Gebirgsdruck auf den
Abbaustoß hervorruft,
kann folgendes gesagt werden:
Die beim Mansfelder Bergbau gebräuchliche Verhaulinie
besitzt eine
Bogenform, die sich bei frischen Anhieben
der Kreisform nähert, bei
größeren Abbauabteilungen
aber etwas flacher ist. Diese Bogenform
ist bedingt
durch die Beschaffenheit der hangenden Schichten.
Der Zechsteinkalk ist im Stadium seines Absinkens mit
einem an allen
vier Seiten festgehaltenen quadratischen
Tuche zu vergleichen.
Legt man durch ein solches naturgemäß
durchhängendes Tuch eine
horizontale Ebene, so
wird man feststellen, daß die Schnittlinie
kreisrund
ist, d. h. alle Punkte im gleichen Niveau bilden eine
gebogene
Linie. Bei der durchhängenden Gesteinsplatte
des Zechsteinkalks bilden
die Punkte gleichen Druckes
die allseitig gebogene Verhaulinie.
Aber auch dadurch,
daß das Herausbrechen der Anhydritgewölbe
aus
dem Gesteinsblock von Natur aus in einem kreisähnlichen
Grundrißbogen
erfolgt (Gillitzer 1928), ist die
gebogene Verhaulinie gegeben.
Hat sich nach dem ersten Nachbrechen des Anhydrits über
dem
Abbauraum das Gewölbe gebildet, so treten in
der Druckäußerung
auf den Abbaustoß
wesentliche Änderungen ein. Einmal wird der
Durchbiegungsdruck,
der bisher allein durch die Zechsteinbank ausgeübt
wurde, durch die nunmehr eintretende Belastung erheblich
vergrößert,
zum anderen entsteht ein zusätzlicher
Druck durch das Gewölbe, dessen
Bogenenden auf
der Abbaukante aufsitzen. Die Lasten, die auf dem
Gewölbebogen
ruhen, sind gewaltig.
Sie umfassen die ganze Schichtenfolge bis zur Tagesoberfläche.
Die Stützlinien verlaufen hier genau wie in aufgefahrenen
Strecken um
den Abbauhohlraum herum, um im Liegenden
wieder zusammenzukommen.
Der äußerst starke
Gewölbedruck auf die Abbaukante, der Kämpferdruck
(von Kämpfer, das ist das Widerlager eines Gewölbes),
der zunächst ruht,
wird sofort mobil, wenn der
Abbau fortschreitet.
Durch die hierbei ausgelösten Bewegungskräfte
wandert er ständig nach
vorn, dem unverritzten
Gestein zu.
Bei diesem Vorgang entstehen längs der Abbaukante
im unverritzten
Gestein parallel hintereinander liegende
Spalten, welche die Druckschlechten
genannt werden.
Die Druckschlechten durchsetzen das hangende Gebirge
bis zum Anhydrit
und verlaufen parallel zu der gebogenen
Verhaulinie. Sie haben in den
meisten Fällen eine
Steigung von 40-60°, diese nimmt aber zuweilen bis
zu 90° zu.
Die Gesteinsschale, die von zwei Schlechten begrenzt
wird, nennt man
einen Abdruck. Die Abdruckbildung reicht bis zu mehreren Metern in
das
unverritzte Feld hinein.
Zu den bis jetzt behandelten Druckarten, dem Kämpfer-
und dem
Durchbiegungsdruck, tritt noch eine dritte Art, die in Bezug auf die
Sicherheit
der Strebbelegung von nicht zu unterschätzender
Bedeutung
ist, das ist der horizontale oder genauer
rechtwinklig zu den
Druckschlechten in den Streb- oder
Abbauhohlraum zu verlaufende
Entspannungs- oder Einengungsdruck.
Betrachtet man die Wirkung des Kämpferdrucks auf
das anstehende
Gestein, so ist ohne weiteres ersichtlich,
daß dieser Druck, der einer
hochgespannten Feder
gleich ein Arbeitsvermögen im Gestein
aufgespeichert
hat, sich nach dem Abbauhohlraum hin zu
entspannen sucht. Bei einer gekrümmten Verhaulinie
wirkt diese
Entspannung auf die dachziegelartig übereinander-liegenden
Abdrücke
wie ein nahezu auf dem Kopfe stehendes
Gewölbe (Bild 7).
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Die hierdurch entstehende Einengung auf
die gesamte Abbaulinie bewirkt,
daß die Abdrücke
zueinander straff geschlossen bleiben und dadurch ein
gutes Strebdach gewährleisten. Diese Spannungen
sind, also ein weiterer
Grund, der Verhaulinie eine
gekrümmte Gestalt zu geben.
Wie diese Krümmung
bei kleineren Aufhauen sich zur Ausnutzung eines
guten
Druckes als notwendig erweist, so ist sie bei größeren,
dem Drucke
sehr stark ausgesetzten Abteilungen erforderlich
zur Erhaltung eines festen
Strebdaches. Wäre die
Verhaulinie gerade oder nach dem Versatz zu
gebogen,
so würden infolge des horizontalen Druckes die
sonst straff
geschlossenen Druckschlechten sich öffnen
und die Gefahr eines
Hereinbrechens des Strebdaches
in die Nähe rücken. Tatsächlich sind
an
solchen Stellen, wo die Verhaulinie zu gerade geworden
war und vielleicht
noch ein Periodendruck dazu kam,
des öfteren Strebbrüche zu verzeichnen
gewesen. |
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Die Beherrschung des Druckes.
Der Gebirgsdruck hat, wie oben ausgeführt, nicht
nur Einfluß auf die Güte
sondern auch auf
die Sicherheit der Arbeit, und zwar im guten wie auch
im schlechten Sinne.
Soll er sich nur vorteilhaft auswirken, so muß
er in die richtigen Bahnen
gelenkt, er muß beherrscht
werden. Dazu gehört eine gute Kenntnis seiner
Entstehung
und seiner Auswirkungen.
Von Einfluß auf die Druckwirkungen sind:
*** die Größe des Abbaufeldes,
*** die Mächtigkeit des überlagernden Gebirges,
*** die Breite der Abbaustreifen,
*** die Gestalt und Lage der Verhaulinie,
*** der "Alte Mann",
*** die natürlichen Schlechten, Verwerfungen, Sättel,
Dünen usw.
Zu beachten sind ferner die Druckschlechten und ihr
Einfluß auf die
Form der Verhaulinie.
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Bezüglich der Größe
des Abbaufeldes ist zu sagen, daß der Druck sich
immer mehr steigert, je größer das Abbaufeld
ist. Hierbei kann es
vorkommen, daß er zu stark
wird.
Es muß in diesem Falle gedrosselt werden. Es muß
vorausgeschickt
werden, daß man an der Stärke
des Druckes nichts ändern kann, wohl
aber an seinen
Auswirkungen auf die Abbaukante. Diese werden
abgeschwächt
durch Stehenlassen von Schutzecken, wodurch die Bruchlinie
des Anhydrits mehr oder weniger zurückverlegt wird.
Diese Abschwächung
der Druckauswirkungen erstreckt
sich nicht nur auf den Durchbiegungs- und
Kämpferdruck,
sondern auch auf die Periodendrücke.
Die Schutzecken
entstehen automatisch, wenn das Abbaufeld in mehrere
Streifen zerlegt, wenn "abgesetzt" wird. Die
Wirkung hierbei wird um so
größer, je länger
der Abstand der Verhaulinien voneinander ist,
(Bild 8).
Nach den "Grundsätzen zur Verhütung der
Steinfallgefahr im Mansfelder Kupferschieferbergbau"
soll die Breite der Abbaustreifen 80 m nicht
überschreiten.
Die Mindestlänge der Abhiebe ist auf 15m festgelegt
und bei
Abbaustreifen in einer Breite von mehr als 50 m muß das Verhältnis
der Abbaubreite zur Abhieblänge 4:1. betragen.
Auch die Stellung der Verhaulinie ist von Einfluß
auf die Sicherheit
und Güte der Arbeit.
Die Notwendigkeit
der Bogenform wurde bereits eingehend behandelt.
Wie
nun dieser Bogen zur Richtung des Vortriebes steht,
ist von
wesentlicher Bedeutung. Bei einem Abbau, der
"im Ganzen" vorgetrieben
wird, haben die hangenden
Gesteinsmassen an drei Seiten Auflage im
unverritzten Gestein. Nur an
der vierten Seite, der rückwärtigen, fehlt
die Unterstützung. Hier hat die Verhaulinie einen
flachen Bogen von
symmetrischer Form. Die Verbindungslinie
der beiden Abhiebenden
steht zur Verhiebsrichtung im
rechten Winkel (Bild 9).
Der Abbaudruck
ist im wesentlichen vor allen Stellen
der Bogenlinie der gleiche, zeigt
also meistens nur
ein Druckprofil (Druckprofile siehe oben im Kapitel
Exkurs zur Entwicklung der Gewinnungsmethoden.).
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Anders ist es bei Strebortungen, die an
der einen Seite vom "Alten Mann",
an der anderen
vom "Ganzen" begrenzt werden. Hier wirkt der
Druck vom
"Alten Mann" her in den Abbau hinein
und die Verhaulinie ist deshalb gegen
diesen etwas aufgerichtet
(Bild 10).
Das zurückhängende Strebstück am Aushiebe
wirkt als Schutzecke gegen
den Druck vom "Alten
Mann" her. Die Wirkungen des "Alten Mannes"
auf
die Gestalt der Verhaulinie sind in Punkt 5 der
"Richtlinien" näher erläutert. |
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Beim Vorhandensein von natürlichen Schlechten soll
die Verhaulinie
möglichst so gestellt werden, daß
zwischen diesen und der Richtung
der Druckschlechten
nahezu ein rechter Winkel entsteht. Im anderen
Falle
hat man eine schlechte und gefährliche Arbeit.
Bei größeren Verwerfungen gilt dasselbe wie
bei den natürlichen Schlechten.
Dünen, Sättel, Mulden usw. beeinflussen die
Arbeit teilweise wesentlich,
über die beim Vorhandensein
dieser zu treffenden Maßnahmen lassen sich
keine
festen Regeln aufstellen. Hier muß von Fall zu
Fall entschieden
werden, da die Höhen bzw. Tiefen
sowie Streichrichtungen dieser Störungen
eine wesentliche
Rolle spielen.
Die Druckschlechten, die durch den dem Abbau vorauseilenden
Kämpferdruck
entstehen, verdienen besondere Beachtung.
Sie zerschneiden das Gestein
parallel zum Abbaustoß
in viele 2-30 cm starke Abdrücke und erstrecken
sich bis auf 2m und mehr in das unverritzte Gestein
hinein.
Die gleiche Art von Druckschlechten zeigt sich
längs der Abhiebe v
orangetriebener Strebteile.
Der Abhieb ist gleichsam als eine gerade
Verhaulinie
anzusehen. Auch hier wirkt der Druck des "Alten
Mannes",
d. h. des Versatzfeldes des vorangetriebenen
Abbaustreifens auf etwa
2 m in das unverhauene Feld
hinein (Bild 11).
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Diese Druckschlechten sind am Strebdache des nachgehauenen
Abbaustreifens
immer sehr gut zu erkennen, und zwar
sieht man nicht nur die Druckschlechten
selbst sehr
deutlich, sondern man kann die Entfernung, über
welche der Druck
über den Abhiebstoß hinaus
wirksam gewesen ist, genau feststellen.
Außerdem
ist zu erkennen, daß die Druckschlechten, die
dem "Alten Mann" am
nächsten sind, viel
deutlicher ausgeprägt sind als die weiter entfernten.
Auch der Abstand voneinander wird mit zunehmender Entfernung
vom
"Alten Mann" größer. Es ist
außerdem zu beobachten, daß die Druckschlechten
des nachgehauenen Strebteiles (die Abbauschlechten)
die Abhiebschlechten
schneiden und das sogenannle Pflaster
bilden.
Eine dritte Art von Druckschlechten, wenn bei
diesen überhaupt von einer
besonderen Art gesprochen
werden kann, sind die am Abhiebstoße deutlich
sichtbaren, in einem spitzen Winkel zu diesen verlaufenden
Stoßschlechten.
Sie bilden die Fortsetzung der
dem Abbaustoße des vorangehauenen Strebteiles
parallel laufenden Druckschlechten, die noch etwa 1
m (zuweilen auch mehr) in den Abhiebstoß des folgenden
Streifens hineinragen, um dann zu verklingen.
Auf die Abhiebschlechten muß beim Abbau von Restpfeilern
stark geachtet
werden.
Da diese infolge des hier, herrschenden starken Druckes
nicht mehr straff
geschlossen, sondern häufig mehr
oder weniger offen sind, muß der
Verhaulinie eine
solche Gestalt gegeben werden, daß diese die Schlechten
nahezu rechtwinklig schneidet (Punkt 6 der Richtlinien).
Auch auf die Abbauschlechten muß der Häuer
bei seiner Arbeit gut achten,
zeigen sie ihm doch an,
wie der Streb stehen will.
Es soll immer so gearbeitet werden, daß erst der zurückstehende Abdruck
vollständig abgekleidet ist, ehe der nächste
angegriffen wird.
Die Arbeit soll möglichst vor einem Abdrucke stehen.
Dies ist jedoch nur
vor solchen Streben anwendbar, die
vollständig "einwandfrei" dastehen.
Wo
Ecken vorhanden sind oder kurz vorher weggebaut wurden, kann diese
Regel
keine Anwendung finden
(Punkt 9 der Richtlinien).
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Exkurs zu den Strebbrüchen. |
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Diese haben schon mehrfach zu schweren
Unfällen geführt, und es ist wichtig,
sie
nach Möglichkeit überhaupt zu verhüten,
zum anderen aber rechtzeitig
zu erkennen, wenn ein Strebbruch
erwartet werden kann.
Die Brüche haben verschiedene Ursachen.
Ein wesentlicher
Faktor ist schlechtes Strebdach. Dieses hat seine Ursachen
in zahlreichen natürlichen Schlechten, seifigen
Bahnen, offenen Druckschlechten, schlechtem Versatz,
zu weiten Strebräumen usw. An Ecken, besonders
da,
wo eine alte Ecke" weggehauen ist, ist meistens
noch für eine gewisse Zeit
schlechtes Strebdach.
Kommt nun ein Periodendruck (Abreißen des Anhydrits)
hinzu, so bricht ein solches Strebdach insbesondere
dann, wenn zu alledem
noch schlecht verbaut ist, in
den Strebraum hinein. Die Periodendrücke, die
in
der Regel nur dann einen Strebbruch zur Folge haben,
wenn die erwähnten
schlechten Strebdachverhältnisse
usw. vorhanden sind, bewirken ein Abreißen
der
Fäule.
Die Fäule kann abreißen im Versatz,
bis zur Strebkante oder aber auch
im "Ganzen"
(Bilder 12,
13, 14).
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Im ersteren Falle (Bild
12) ruht die abgerissene Fäule auf dem Versatz,
kann
also keinen Schaden anrichten, im zweiten Falle
(Bild 13) erfolgt unter
ungünstigen Begleitumständen ein Strebbruch,
im dritten (Bild14) ist
zunächst
kein Bruch erfolgt, es ist aber besondere
Vorsicht geboten, denn in dem Moment,
wo die Strebkante
an die Bruchkante der Fäule gelangt, bricht der
Streb zusammen .
Es ist indessen mit einiger Aufmerksamkeit zu sehen,
was kommt.
Einmal, ist der ganze Ausbau stark in Pressung, und
zum anderen zeigt sich an
der Arbeit etwas ganz Außergewöhnliches.
Sie fördert nämlich derart gut, daß
man schon daran merkt, daß etwas nicht stimmt.
Dies hat seinen Grund in der außerordentlich großen
Last, mit der die abgerissene Fäule auf das Flöz
drückt.
Der aufmerksame Häuer wird deshalb
seinen Streb mit einem kräftigen, den
Erfordernissen gerecht werdenden Ausbau versehen und den Strebraum so eng
wie
möglich versetzen.
Diese Maßnahmen haben
schon manchen Strebbruch verhütet.
Durch das "Absetzen" der zu großen Verhiebe
wird, wie schon dargestellt,
die Bruchlinie des Anhydrits zurückverlegt, so daß es nur
noch selten vorkommt,
daß die Fäule im Strebraum
oder darüber hinaus abreißt. |
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Bemerkungen zum historischen Dokument
"Richtlinien
zur Strebarbeit" von 1950. |
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Die Gesamtrichtlinie wurde im Oktober 1959 in Eisleben
vom VVB Mansfeld - der Zentralstelle für Gruben-
und Betriebssicherheit
herausgegeben.
Die Broschüre im DIN A5 Format ist auf schlechtem
Papier auf 48 Seiten
ausgedruckt.
Das hier benutzte Exemplar ist vergilbt und mit unzähligen
handschriftlichen
Eintragungen versehen.
Dieses Nachschlagewerk enthält in gedrängter
Form die Ergebnisse von
systematischen und praktischen Erfahrungen aus mehreren Jahrzehnten
Strebarbeit in Mansfelder Kupferschiefer Bergbau.
Es war ein Hilfsmittel für die Aufsichtspersonen
des Grubenbetriebes und
vermittelte ein unerläßliches Wissen für die tägliche
Arbeit.
Nur die allgemeinen Kapitel sind für die Darstellung
in dieser Webseite
aufbereitet und wiedergegeben worden.
Das Kapitel "Die Richtlinien" umfaßt
18 Seiten in der Gesamtrichtlinie.
Auf die Wiedergabe dieser Besonderheiten wird bewußt
verzichtet, weil
ihre Aufbereitung zu mühsam
geworden wäre (stehen bei Interesse aber
auf
Anfrage zur Verfügung).
Sie enthalten Texte mit vielen Detailzeichnungen über
folgende Punkte:
1. Das Anhauen. Wahl des Ansatzpunktes eines Strebflügels.
2. Das Durchführen des Anhauens.
3. Der weitere Verlauf des Aufhauens.
4. Abbau mit abgesetzten Stößen, Breite
der Verhiebe und ihre Stellung zueinander.
5. Die Wirkung des Alten Mannes. Form und Lage der
Verhaulinie.
6. Der Abbau von Pfeilern.
7. Die Wetterführung und ihre Beziehung zum Abbau.
8. Die Abbauvorrichtung.
9. Ecken vor Streb.
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Das vorgestellte historische Dokument "Richtlinien
zur Strebarbeit"
nötigt großen Respekt vor dem Mut, Wissen und Können
unserer
altvorderen Bergleute ab.
Es gewährt einen Einblick in die damalige mühsame
und gefährliche
Untertage-Arbeit die heute nur mit Staunen und Ehrfurcht
zu begreifen ist.
Möge dieser Bericht die Erinnerung an die stillen
Helden dieser Bergbaugeschichte
vor dem Vergessen bewahren. |
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