Abbau (Bergbau)

Als Abbau bezeichnet man im Bergbau die planmäßige Gewinnung von Bodenschätzen im Tagebau (Steinbrüche, Kies- und Sandgruben) oder unter Tage bei der Steinkohlengewinnung oder im Erzbergbau.^[1]

Grundlagen

Als Abbaugrenze bezeichnet man bei der Gewinnung von Bodenschätzen eine Begrenzungslinie, die nach technischen, wirtschaftlichen, ökologischen oder politischen (Markscheide) Gesichtspunkten festgelegt wird. Als Abbauraum wird im Bergbau ein unter Tage angelegter Grubenbau bezeichnet, in dem der Rohstoff abgebaut und zur Förderung verladen wird. Ein Abbausee ist eine Wasseransammlung in künstlich geschaffenen Vertiefungen, wie sie bei der Rohstoffgewinnung in einem Tagebau entstehen (zum Beispiel ein Baggersee). Die Gewinnung von mineralischen Bodenschätzen kann auf verschiedene Arten erfolgen. Je nach Lagerstätte werden unterschiedliche Abbauverfahren angewendet. Dabei unterscheidet man die Gewinnung der Bodenschätze manuell von Hand, mittels Bohr- und Sprengarbeiten oder mit speziellen Maschinen.

Tagebau

Die Verfahrenstechniken im Tagebau sind sehr unterschiedlich. Das jeweilige Abbauverfahren richtet sich nach der Festigkeit der zu gewinnenden Bodenschätze. Grundsätzlich wird im Tagebau unterschieden zwischen der

• Tagebautechnik im Lockergestein
• Tagebautechnik im festen Gebirge

Bei der Tagebautechnik im Lockergestein gibt es keinen Unterschied bei der Abtragung des Deckgebirges und der Gewinnung des verwertbaren Minerals. Die Gewinnung der Bodenschätze ist aufgrund der eingesetzten Arbeitsmaschinen nur oberhalb des Grundwasserspiegels möglich. Um Abböschungen oder Ausspülungen im Bereich der Sohlen und Strossen zu vermeiden, wird mit Brunnengalerien, die um den Tagebau angelegt sind, der Grundwasserspiegel abgesenkt. Man unterscheidet hierbei kontinuierliche Gewinnung und Förderung sowie diskontinuierliche Gewinnung und Förderung.

Bei der kontinuierlichen Gewinnung und Förderung werden Schaufelrad- und Eimerkettenbagger eingesetzt. Der Abtransport des Minerals geschieht in der Regel über Bandanlagen. Die Trennung des Minerals vom Abraum geschieht meistens schon vor Ort am Gewinnungsgerät. Bei gleichmäßig geschichteten Lagerstätten und genügend großen Lagerstätten wird über spezielle Abraumförderbrücken der ausgebeutete Bereich sofort wieder mit Abraum verfüllt.

Bei der diskontinuierlichen Gewinnung und Förderung werden Löffelbagger mit unterschiedlichen Leistungen eingesetzt. Zur Bewegung großer Erdmassen werden auch Schürfkübelbagger genutzt. Radlader werden als Hilfsgerät für Großbagger und auch teilweise als Gewinnungsgerät eingesetzt. Die Abförderung der hereingewonnenen Lockergesteinsmassen erfolgt durch Schwerlastkraftwagen, sogenannte SKW. Zum Abtragen der oberen Erdschichten werden Flachbagger verwendet.

Bei der Gewinnung von Bodenschätzen im Wasser, etwa Schwermineralsande, werden spezielle Schwimmbagger eingesetzt. Der Gewässerboden wird mit Eimerkettengreifern oder Saugrohren bearbeitet. Die Abförderung der Mineralien wird über offene Rinnen, Schläuche oder Rohre durchgeführt.

Im festen Gebirge werden andere Techniken eingesetzt. Hier wird mittels Bohr- und Sprengarbeiten sowohl das nutzbare Mineral als auch das feste Nebengestein aufgelockert. Dabei werden im Strossenverfahren die Böschungen auf die jeweils untere Sohle gesprengt. Für die Sprengarbeit werden fast ausschließlich Bohrlöcher mit einem Durchmesser von 0,45 Meter gebohrt. Als Bohrgeräte werden vielfach große Bohrtürme eingesetzt, die mittels Drehbohrverfahren die Löcher mit einer Länge von 10–15 Meter in die Strossen bohren. In kleineren Tagebauen wird das schlagende Bohren angewendet. Als Sprengstoff wird fast ausschließlich Ammoniumnitrat verwendet, der mit einer Sprengschnur oder einer Schlagkapsel zur Detonation gebracht wird.

Das gesprengte Gestein wird mit Löffelbaggern weggeladen, dabei stehen die Bagger auf der Ladesohle. Häufig werden auch große Radlader für die Ladearbeit verwendet. Das gesprengte Gestein wird entweder in Züge oder auf Schwerlastkraftwagen geladen und zur zentralen Brechanlage abtransportiert. Wird zum Transport eine Gurtbandanlage verwendet, stehen vor Ort mobile Schlagwalzenbrecher, mit denen das Gestein zerkleinert wird. Anschließend wird das zerkleinerte Gestein über die Bandanlage zur Aufbereitungsanlage transportiert und verarbeitet.

Untertagebau

Die manuelle Gewinnung mittels Abbauhammer wird im Untertagebetrieb nur noch in begrenztem Umfang durchgeführt. Bei großen Streckenquerschnitten und harten Gesteinen wird der Abbau häufig mittels Bohr- und Sprengarbeiten durchgeführt. In Kohlenflözen wird die Kohle teilweise mittels spezieller Wasserkanonen aus dem Gestein gelöst. Das am häufigsten angewendete Verfahren ist die maschinelle Gewinnung. Hierbei unterscheidet man die schälende und die schneidende Gewinnung.

Im Untertagebau unterscheidet der Bergmann verschiedene Abbauverfahren:

Der Strebbau wird in flözartigen Lagerstätten angewendet; die Kohlegewinnung erfolgt mittels spezieller Maschinen wie dem Kohlenhobel und der Schrämmaschine. Die gewonnenen Mineralien werden mit Kratzkettenförderern aus dem Streb gefördert. Bis in die 1950er Jahre diente dazu die Schüttelrutsche.^[2]

Beim Örterbau wird das Mineral mittels eines Systems aus rechtwinklig angeordneten Strecken, sogenannten Örtern, hereingewonnen. Zur Unterstützung des Hangenden lässt der Bergmann quadratische Pfeiler von bestimmter Größe stehen. Durch dieses Abbauverfahren entsteht nach dem Abbau ein schachbrettartiger Grundriss.

Beim Kammerbau werden langgestreckte Kammern in die Lagerstätte gefahren. Die Lagerstätte wird in mehreren Scheiben abgebaut. Werden die Scheiben nach unten abgebaut, bezeichnet man die Bauweise als Strossenbauweise, beim Abbau nach oben als Firstenbauweise.^[3]

Der Teilsohlenbruchbau gilt als universelles Abbauverfahren, das keine besonderen Anforderungen an die Lagerstätte stellt. Bei diesem Abbauverfahren wird die Lagerstätte durch die Strecken der übereinanderliegenden Sohlen in Pfeiler eingeteilt, die übereinander und nebeneinander angeordnet sind. Die Gewinnung erfolgt mittels Bohr- und Sprengarbeit.^[3]

Der Weitungsbau wird vorwiegend in massiven Lagerstätten angewendet. Hierbei wird ein System von übereinanderliegenden Teilsohlen aufgefahren. Die zwischen den Sohlen liegenden Abschnitte werden im Rückbau mittels Bohr- und Sprengarbeit hereingewonnen. Das hereingewonnene Haufwerk wird über sogenannte Trichterrollen abgefördert.

Der Firstenbau wird als Firstenstoßbau in gangartigen Lagerstätten angewendet, er wird dabei als Versatzbau geführt. Bei dieser Abbauart wird die Sohle entweder vom noch nicht abgeförderten Haufwerk oder vom Versatz gebildet. Der Vortrieb wird mittels Bohr- und Sprengarbeiten durchgeführt. Bei großen Mächtigkeiten können Bohrwagen zum Bohren der Firste eingesetzt werden. Dadurch und durch den Einsatz von LHD-Geräten sind trotz des aufwändigen Abbauverfahrens hohe Betriebspunktförderungen möglich.^[3]

Der Querbau wird in mächtigen, steil einfallenden Lagerstätten angewandt, etwa im Schieferbergbau und in unterirdischen Steinbrüchen. Die Lagerstätte wird durch Sohlen von oben nach unten unterteilt. Die Gewinnung des Bodenschatzes geschieht über jede Sohle von unten nach oben in horizontalen Scheiben. Die Bergleute nutzen den Versatz des unteren Abschnittes als Standfläche. Das Abbauverfahren ist nur in sehr mächtigen, bauwürdigen Lagerstätten mit wenig taubem Gestein rentabel.^[4]

Der Strossenbau ist ein Abbauverfahren, das bereits vor dem 16. Jahrhundert angewendet wurde. Er ist somit die älteste Abbaumethode für festes Nebengestein. Von seiner Ausführung her ist der Strossenbau quasi die Umkehrung des Firstenbaus. Bei diesem treppenartig aufgebautem Verfahren findet die Gewinnung der Bodenschätze zwischen einer unteren und oberen Sohle statt.^[5] Der Stockwerksbau wird in unregelmäßig ausgebildeten Erzlagerstätten angewendet. Hierbei werden die einzelnen Erznieren mittels Bohr- und Sprengarbeit hereingewonnen und anschließend ein neuer Querschlag zur nächsten Erzniere aufgefahren.^[6]

Der Pfeilerbau wird als Abbauverfahren bei plattenförmigen Lagerstätten mit nur wenig Bergemitteln und einem flachen Einfallen von maximal 50 Gon angewendet. Man unterscheidet streichenden, schwebenden und diagonalen Pfeilerbau. Der Pfeilerbau wurde im Steinkohlenbergbau bei der hydromechanischen Gewinnung angewendet.^[7]

Der Dreiecksbau ist ein sehr altes Abbauverfahren das hauptsächlich im Schieferbergbau verwendet wurde. Es wurde durch den Querbau ersetzt. Man unterscheidet zwei Verfahren den einfachen Dreiecksbau und den Dreiecksbau mit hangenden und liegenden Pfeilern. Der Dreiecksbau mit hangenden und liegenden Pfeilern wurde in Lagerstätten mit großer Mächtigkeit, der einfache Dreiecksbau in Lagerstätten mit geringer Mächtigkeit eingesetzt.^[8]

Beim Duckelbau erfolgt die Gewinnung durch enge Schächte, sogenannte Duckel. Von den Duckeln aus wird die Lagerstätte so weit wie möglich ausgebeutet. Ist ein Abbau von einem Duckel aus nicht mehr möglich, wird ein neuer Duckel geteuft. Das Verfahren wurde angewendet bei geringmächtigen, unregelmäßigen Lagerstätten wie etwa Raseneisenstein.^[9]

Der Tummelbau ist ein Abbauverfahren das im Braunkohlenuntertagebergbau verwendet wurde. Bei diesem Verfahren werden von Querschlägen ausgehend bienenkorbförmige Weitungen, Tummel genannt, erstellt und dabei die Kohle hereingewonnen. Ist ein Tummel ausgebeutet wird ein neuer erstellt. Aufgrund seiner Unwirtschaftlichkeit und der Gefahren für das Leben der Bergleute wurde das Verfahren am 9. April 1866 durch das königliche Oberbergamt untersagt.^[10]

Literatur

• Wirtschaftsvereinigung Bergbau e. V.: Das Bergbau Handbuch. 5. Auflage, Verlag Glückauf, Essen 1994, ISBN 3-7739-0567-X

Weblinks

• Grundzüge der Bergtechnik. Abbau von mineralischen Rohstoffen
• Umweltbilanzierung bei der Bewertung von Abbauverfahren (PDF)

Einzelnachweise

1. ↑ Walter Bischoff, Heinz Bramann, Westfälische Berggewerkschaftskasse Bochum: Das kleine Bergbaulexikon. 7. Auflage, Verlag Glückauf, Essen 1988, ISBN 3-7739-0501-7
2. ↑ Heinz Kundel: Kohlengewinnung. 6. Auflage, Verlag Glückauf, Essen 1983, ISBN 3-7739-0389-8
3. ↑ ^{a b c} Carl Hellmut Fritzsche: Lehrbuch der Bergbaukunde. Zweiter Band, 10. Auflage, Springer, Berlin/Göttingen/Heidelberg 1962
4. ↑ Emil Stöhr, Emil Treptow: Grundzüge der Bergbaukunde einschließlich der Aufbereitung. Spielhagen & Schurich Verlagsbuchhandlung, Wien 1892
5. ↑ Bergbau. In: Brockhaus Konversations-Lexikon 1894–1896, 2. Band, Seite 758.
6. ↑ F. Heise, F. Herbst: Lehrbuch der Bergbaukunde mit besonderer Berücksichtigung des Steinkohlenbergbaus. Erster Band, Verlag von Julius Springer, Berlin 1908
7. ↑ Verein für bergbauliche Interessen im Oberbergamtsbezirk Dortmund: Die Entwicklung des Niederrheinisch-Westfälischen Steinkohlen-Bergbaues in der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts., Verlagsbuchhandlung von Julius Springer, Berlin 1902
8. ↑ Carl Johann Bernhard Karsten (Hrsg.), H. von Dechen (Hrsg.): Archiv für Mineralogie, Geognosie, Bergbau und Hüttenkunde. Elfter Band, verlegt bei G. Reimer, Berlin 1838
9. ↑ Heinrich Lottner, Albert Serlo (Hrsg.): Leitfaden der Bergbaukunde. Erster Band, Verlag von Julius Springer, Berlin 1869
10. ↑ J. S. C. Schweigger, W. Schweigger-Seidel: Journal für Chemie und Physik. 49. Band, Verein zur Verbreitung von Naturkenntniss, Halle 1827