книги / Technologie des Kali - und Steinsalzbergbaus
..pdfTechnologie des Kaliund
Steinsalzbergbaus
Von Dr. Rudolf Junghans
Mit 153 Bildern und 11 Tabellen
VEB Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie Leipzig 1964
Als Lehrbuch für die Berufsausbildung
der Deutschen Demokratischen Republik
vom Ministerium für Volksbildung anerkannt
ES 20 F 5
Redaktionsschluß: 15. 5. 1964
Alle Rechte Vorbehalten •VEB Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie, Leipzig Satz und Druck: VEB Fachbuchdruck Naumburg (Saale) IV/20/14, Auftrags-Nr. 38 VLN 152-915/21/64
Karte: MdI Nr. 1074/63
Vorwort
Die besondere Bedeutung der Kaliindustrie unserer Republik wurde zuletzt in den Beschlüssen des VI. Parteitages der SED herausgestellt. Die Entwicklung dieses wich tigen Industriezweiges wird in schnellstem Tempo auf der Grundlage technisch-wis senschaftlicher Erkenntnisse erfolgen müssen. Dabei muß mehr als je vorher die recht zeitige ökonomische Beurteilung neuer Arbeitsabschnitte im Vordergrund stehen. Die vorliegende Technologie des Kaliund Steinsalzbergbaus verfolgt daher in der Haupt sache zwei Ziele. Zunächst soll sie dem jungen Salzbergmann, dem Lehrling, dem Lehr hauer und dem Umschüler die grundsätzlichen technischen Begriffe vermitteln, die zum Verständnis der Betriebsvorgänge in einer Kalioder Steinsalzgrube notwendig sind. Dabei wird das fachliche Grundwissen, das in der Allgemeinen Bergbaukunde verankert ist, vorausgesetzt. Die Technologie des Kaliund Steinsalzbergbaus soll mit allen Besonderheiten eines Bergbauzweiges bekannt machen, die in der Hauptsache auf die speziellen physikalischen Eigenschaften der Salzgesteine zurückzuführen sind. Deshalb ist auch den Abschnitten über das Entstehen und die Geologie der Salzlager stätten der entsprechende Raum gewidmet.
Zum anderen ist bei der Behandlung aller anderen technischen Arbeitsabschnitte be wußt ein ständiger Hinweis auf ökonomische Auswirkungen der einzelnen Technolo gien eingearbeitet worden. Die Einführung neuester Technik kann nicht Selbstzweck sein, sondern muß immer im Zusammenhang gesehen werden mit dem sich auswei senden wirtschaftlichen Ergebnis.
Das vorliegende Lehrbuch ist abgerundet durch die Beschreibung der hauptsäch lichsten Übertageanlagen eines Kaliwerkes von der Verlosung bzw. Flotation des ge wonnenen Puohsafzes'bis zur Verladung des. fertigen Kalidüngemittels.
Es ist zu wünschen, daß die Technologie des Salzbergbaus eine vorhandene Lücke schließt und mithilft, die Ausbildung unseres bergmännischen Nachwuchses auf eine breite technisch-ökonomische Grundlage zu stellen.
Der Verfasser
Inhaltsverzeichnis
1. |
Die Geschichte des Salzbergbaus. |
11 |
1.1.Volkswirtschaftliche Bedeutung des Kaliund Steinsalzbergbaus in derDDR
|
und seine Perspektive |
|
|
11 |
2. |
Die Kalilagerstätten |
|
|
11 |
2.1. |
Salzmineralien und Salzgesteine |
. |
. . |
11 |
2.2. |
Entstehung der primären Lagerstätten |
11 |
2.3.Umbildungen der primären Lagerstätten in späteren geologischen Zeiten 37
2.4. |
Salzlagerstätten beider deutscher Staaten. |
20 |
||
2.4.1. |
Staßfurt-Ascherslebener Revier |
21 |
||
2.4.2. |
Saale-Unstrut-Revier. |
|
22 |
|
2.4.3. |
Südharzrevier. . . . |
22 |
||
2.4.4. |
Revier Hannover-Braunschweig . |
24 |
||
2.4.5. |
Lagerstätten im Norden der DDR |
25 |
||
2.4.6. |
Werra-Fulda-Revier . |
|
25 |
|
2.4.7. |
Niederrheinisches Becken. |
26 |
||
2.4.8. |
Oberrheinisches Becken. . . . . |
26 |
||
2.4.9. |
Steinsalzvorkommen in Süddeutschland |
26 |
||
2.5. |
Kaliund Steinsalzbergbau anderer Länder |
27 |
||
2.5.1. |
Sowjetunion |
|
|
27 |
2.5.2. |
USA . . . |
|
|
28 |
2.5.3. |
Frankreich |
|
|
28 |
2.5.4. |
Spanien |
. |
|
28 |
2.5.5. |
Kanada |
|
28 |
|
2.5.6. |
Übrige Länder |
|
29 |
|
Zur Wiederholung und Vertiefung |
29 |
|||
3. |
Das Aufsuchen von Kaliund Salzlagerstätten. |
30 |
||
3.1. |
Bergmännisches Schürfen und Tiefbohren. |
30 |
||
3.1.1. |
Bedeutung, Leistungen und Kosten des Tiefbohrens |
30 |
||
3.2. |
Geophysikalische Erkundungsmethoden |
31 |
||
3.3. |
Erkundungsstrecken, Horizontalund Schrägbohrungen |
32 |
||
Zur Wiederholung und Vertiefung |
33 |
|||
4. |
Die Ausrichtung und Vorrichtung |
33 |
||
4.1. |
Aufschlußplanung |
|
33 |
|
4.1.1. |
Wahl des Schachtansatzpunktes. |
33 |
||
4.2. |
Besonderheiten beim Abteufen von Schächten inSalzlagerstätten |
35 |
||
4.2.1. |
Schachtdurchmesser |
. |
.35 |
|
4.2.2. |
Wahl der Abteufmethode. |
36 |
4.3. |
Anlagen und Einrichtungen über T a g e ........... |
38 |
4.4. |
Ausrichtung und Vorrichtung im Kaliund Steinsalzbergbau |
40 |
4.4.1.Verhältnis zwischen der Ausund Vorrichtung und dem Abbau im Kaliund
|
Steinsalzbergbau |
|
|
|
|
41 |
Zur Wiederholung und Vertiefung . |
|
|
|
|
43 |
|
5. |
Die Abbauverfahren im Kaliund Steinsalzbergbau |
|
44 |
|||
5.1. |
Besondere Bedeutung der Wahl des Abbauverfahrens |
|
44 |
|||
5.2. |
Physikalische Eigenschaften der Salzgesteine |
|
46 |
|||
5.3. |
Gebirgsdruck in Kaliund Steinsalzgruben |
|
49 |
|||
5.3.1. |
Gebirgsdruckauswirkungen im Hangenden |
|
|
49 |
||
5.3.2. |
Gebirgsdruckauswirkungen im Liegenden . |
|
50 |
|||
5.3.3. |
Gebirgsdruckauswirkungen in der Lagerstätte |
|
51 |
|||
5.3.4. |
Gebirgsschläge |
. |
. |
. |
|
53 |
5.3.5. |
Zusammenhänge zwischen Versatz und Abbaumethode |
|
55 |
|||
5.4. |
Abbauverfahren . .. |
|
|
|
|
56 |
5.4.1. |
Kammerbau mit Versatz bei steiler Lagerung |
|
57 |
|||
5.4.2. |
Steilfirstenbau . . . . . . |
|
|
58 |
||
5.4.3. |
Kammerbau mit Versatz bei flacher Lagerung. |
|
60 |
|||
5.4.4. |
Kammerbau ohne Versatz bei flacher Lagerung |
|
63 |
|||
5.4.5. |
Besondere Abbauverfahren mit |
dem Ziel |
der Senkimg |
der Abbauverluste |
65 |
|
5.4.6. |
Abbauverfahren im Kalibergbau anderer Länder. |
|
66 |
|||
5.5. |
Planung eines Abbaurevieres |
|
|
|
|
68 |
Zur Wiederholung und Vertiefung . |
|
|
|
|
70 |
|
6. |
Die Gewinnung |
|
|
|
|
72 |
6.1. |
Bohrund Schießarbeit. |
|
|
|
|
72 |
6.1.1. |
Bohrmaschinen und Zubehör |
|
|
|
72 |
|
6.1.2. |
Bohrmethoden und Bohrschemata |
|
|
76 |
||
6.1.3. |
Schieß-und Zündmittel |
|
..................... |
. |
80 |
6.1.4.Zusammenwirken von Bohrund Schießarbeit, Zeitmessungen, Normierung
|
in der Gewinnung |
|
82 |
6.1.4.1. Leistungen und Kosten beim Bohren und Schießen |
83 |
||
6.1.5. |
Ausbildung des Hauers für den Umgang mit Sprengstoffen und Zündmitteln |
84 |
|
6.1.6. |
Gewinnung beim Streckenauffahren |
|
85 |
6.1.6.1. Vortriebsmethoden beim Streckenauffahren mit Bohr-und Schießarbeit |
85 |
||
6.2. |
Maschinelle Gewinnung. |
|
89 |
6.2.1. |
Maschinelle Streckenauffahrung |
. |
89 |
6.2.2. |
Möglichkeiten maschineller Gewinnung im Abbau |
94 |
6.3.Wirtschaftlicher Vergleich zwischen Bohrund Schießarbeit und maschi
|
neller Gewinnung . |
. |
. |
. |
. |
. |
97 |
6.4. |
Gewinnung von Steinsalz durch Aussolverfahren. |
97 |
|||||
Zur Wiederholung und Vertiefung |
|
|
|
|
102 |
||
7. |
Die Abbauförderung |
|
|
|
|
|
104 |
7.1. |
Ladegeräte und ihr möglicher Einsatz bei den verschiedenen Abbauverfahren |
104 |
|||||
7.2. |
Fördermittel im Abbau. |
|
|
|
|
107 |
7.3.Kombination von Ladeund Fördermitteln, ökonomischer Einsatz der
|
Geräte |
|
|
|
|
|
110 |
7.3.1. |
S ch ra p p erförd eru n g ........................ |
. . |
. |
. |
. |
. . |
111 |
7.3.2.Arbeitsorganisation in der Abbauförderung beim Einsatz moderner Lade-
und Fördergeräte |
. . |
. . . |
. . |
. . . |
117 |
7.3.3.Besonderheiten des Arbeitsschutzes und der technischen Sicherheit in der
|
Abbauförderung. |
|
|
|
|
|
|
120 |
7.4. |
Zwischenförderung. |
|
|
|
|
|
|
121 |
Zur Wiederholung und Vertiefung |
|
|
|
|
|
124 |
||
8. |
Die Streckenförderung |
|
|
|
|
|
|
126 |
8.1. |
Seilund Kettenbahnförderung |
|
|
|
|
126 |
||
8.2. |
Lokomotivförderung |
|
|
|
|
|
|
133 |
8.3. |
Bandförderung |
. |
. |
. |
. |
. |
. |
135 |
8.4. |
Mannschaftsfahrung |
137 |
8.5.Ausblick auf die künftige Entwicklung der Streckenförderung im Salz
|
bergbau |
|
|
|
138 |
Zur Wiederholung und Vertiefung |
|
|
|
139 |
|
9. |
Die Schachtförderung |
|
|
|
141 |
9.1. |
Füllort und Hängebank |
. . |
. . |
. |
141 |
9.2. |
Verteilung der Aufgaben auf Hauptund Nebenschächte |
145 |
|||
9.3. |
Schachtscheibe |
|
|
|
145 |
9.4. |
Gestellförderung. |
|
|
|
146 |
9.5. |
Gefäßförderung |
|
. . |
. . |
147 |
9.6. |
Fördermaschinen . . . . |
|
149 |
||
9.7. |
Organisation des Schachtförderbetriebes im modernen Salzbergbau. |
151 |
|||
Zur Wiederholung und Vertiefung . |
|
|
|
154 |
|
10. |
Der Grubenausbau im Salzbergbau |
|
156 |
||
10.1. |
Besondere Bedeutung des Schachtausbaus im Salzbergbau |
156 |
|||
10.1.1. |
Schachtausbau im Deckgebirge und in wasserführenden Schichten |
156 |
|||
10.1.2. |
Schachtausbau im Salzgebirge. |
|
|
158 |
|
10.1.3. |
Schachterhaltung |
|
|
|
158 |
10.2. |
Ausbau in Abbauräumen und Strecken . |
|
160 |
||
10.2.1. |
Ausbau in Kammerhälsen und Streckenkreuzen |
|
161 |
||
10.2.2. |
Ausbau in Hauptförderstrecken |
|
|
161 |
|
10.2.3. |
Ankerausbau |
|
|
|
164 |
Zur Wiederholung und Vertiefung |
|
|
|
167 |
|
11. |
Der Versatz im Kalibergbau. |
|
|
168 |
|
11.1. |
Versatzarten und Versatzmaterial |
|
169 |
||
11.1.1. |
Trockenversatz im Kaliund Steinsalzbergbau |
|
170 |
||
11.1.2. |
Spülversatz. |
|
|
|
170 |
11.1.2.1. Theorie des Spülversatzes. |
|
. . . |
|
170 |
|
11.1.2.2. Spüleinrichtungen . . |
|
|
172 |
||
11.1.2.3. Durchführung des Spülversatzes in der Praxis . |
|
177 |
|||
11.1.2.4. Arbeitskräftebedarf beim Spülversatz |
|
178 |
|||
11.1.3. |
Besondere Versatzmethoden. |
|
|
179 |
|
Zur Wiederholung und Vertiefung |
|
|
|
181 |
12. |
Die Wasserund Laugengefahr |
|
183 |
12.1. |
Arten und Zusammensetzung der Laugen. |
183 |
|
12.1.1. Beseitigung der Laugen durch Versenken................. |
184 |
||
12.1.2. Beseitigung der Laugen durch Abstoßen in die Vorflut |
186 |
||
12.2. |
Die Wassergefahr im Kalibergbau |
. |
186 |
12.3. |
Bekämpfung von Wasserund Laugeneinbrüchen |
190 |
|
12.4. |
Die Wassergefahr im Steinsalzbergbau |
|
192 |
Zur Wiederholung und Vertiefung |
|
193 |
|
13. |
Die Wetterführung im Kaliund Steinsalzbergbau |
195 |
|
13.1. |
Bekämpfung schädlicher G ase. |
|
195 |
13.1.1. |
Methan, Äthan und schwerere Kohlenwasserstoffe |
196 |
|
13.1.2. |
C02-Ausbrüche |
|
197 |
13.2. |
Das Grubenklima im Kaliund Steinsalzbergbau |
202 |
|
13.3. |
Bewegung der Wetter in Kaligruben |
|
203 |
Zur Wiederholung und Vertiefung |
|
205 |
|
14. |
Die Aufbereitung und Verarbeitung des Rohsalzes |
207 |
14.1.Zusammensetzung der wichtigsten Kalidüngemittel und Nebenprodukte 207
14.2. |
Zerkleinerung der Rohsalze . . . . |
208 |
|
14.3. |
Chemische Aufbereitung der Kalirohsalze |
209 |
|
14.3.1. |
Verlosung. |
|
209 |
14.3.2. |
Klären |
|
210 |
14.3.3. |
Kühlen. |
|
212 |
14.3.4. |
Decken. |
|
212 |
14.3.5. |
Trocknen. . |
|
212 |
14.3.6. |
Lagern und Verladen. |
214 |
|
14.4. |
Mechanische Aufbereitung der Kalirohsalze |
215 |
|
14.4.1. |
Flotation . |
. |
215 |
14.4.2. |
Elektrostatische Aufbereitung. |
216 |
|
14.5. |
Aufbereitung des Steinsalzes |
217 |
|
Zur Wiederholung und Vertiefung |
217 |
||
Elektrotechnische Einheiten und Bezeichungen |
219 |
||
Beziehungen zwischen Strom, Spannung, Widerstand und Leistung |
219 |
||
Beziehungen zwischen mechanischen, elektrischen und wärmetechnischen Einheiten |
220 |
||
Literaturverzeichnis |
|
221 |
|
Sachwortverzeichnis |
|
223 |
1. Die Geschichte des Salzbergbaus
Schon im frühen Mittelalter waren Gewinnungsstätten von Salzen begehrte und ge suchte Orte. Wenn auch in Deutschland die rein bergmännische Salzgewinnung erst spät bekannt wurde, haben andere europäische Länder schon vor yielen Jahrhunder ten Steinsalz (Speisesalz) abgebaut. Im oberösterreichischen Hallstatt läßt sich Salz bergbau bis in die Keltenzeit zurückverfolgen. Das berühmte Salzbergwerk Wieliczka in Galizien wird erstmalig 1242 urkundlich erwähnt.
In den deutschen Ländern wurde damals der Steinsalzbedarf an vielen Orten durch Solquellen gedeckt, aus denen das Salz durch Eindampfen in Salinen ohne Schwierig keiten zu erhalten war.
Eine der ältesten bekannten Salzquellen Mitteleuropas ist die an der Bode bei Staß furt. Urkundlich wird das Solgut bei Staßfurt schon 1195 genannt. Das Speisesalz gehörte jahrhundertelang zu den begehrtesten Bedarfsund Handelsgütern. Dadurch erlebte Staßfurt zwischen 1450 und 1600 mit seiner Speisesalzgewinnung eine Blüte zeit.
In der ersten Hälfte des vorigen Jahrhunderts begann man schließlich, auch Stein salzschächte abzuteufen. Einer der ältesten dieser Art entstand im Norden von Erfurt um das Jahr 1850.
1856 - also vor etwas mehr als hundert Jahren - stieß man in Staßfurt beim Abteufen nach Steinsalz auf eine mehrere Meter mächtige Schicht kaliund magnesiahaltiger Salze, die man zunächst für wertlos hielt. Sie mußten abgeräumt werden, damit man an das darunter liegende Steinsalz gelangen konnte. Wenig später wurden auf Grund der bahnbrechenden Veröffentlichungen des Begründers der Mineralstofftheorie J U S T U S V . L IE B IG mit diesen „Abraumsalzen“ Düngungsversuche eingeleitet, die über raschend günstig ausfielen. Und bereits 1861 wurde in Staßfurt die erste Kalifabrik in Betrieb genommen. Von diesem Zeitpunkt an entwickelte sich in Deutschland schnell eine bedeutende Kaliindustrie; Konkurrenten in anderen Ländern gab es nicht.
In den letzten Jahrzehnten des vorigen Jahrhunderts setzte in der Gegend um Staß furt und Aschersleben, schließlich auch im Südharzgebiet bei Sondershausen und in der Nähe von Hannover eine intensive Bohrund Abteufarbeit ein.
Um die Jahrhundertwende begann der Aufschluß der Werra-Fulda-Lagerstätte im Gebiet westlich von Bad Salzungen. Gerade dieser Kalibezirk erlangte wegen seiner günstigen geologischen Verhältnisse schnell eine entscheidende Bedeutung in der Ent wicklung dieses jungen Bergbauzweiges.
Die folgenden Jahreszahlen kennzeichnen die wichtigsten Abschnitte in der Ent wicklung des Kalibergbaus:
1856 Auffinden der ersten Kalisalze (Abraumsalze in Staßfurt),
1883 Auffinden von Kalisalz im Gebiet von Hannover bei Vienenburg, 1892 Abteufbeginn des ersten Kalischachtes im Südharzgebiet bei Sonders
hausen,
1895 Beginn des Abteufens des Schachtes Kaiseroda I bei Bad Salzungen, 1914 Das damalige Deutschland (einschließlich Elsaß-Lothringen) besitzt
über 200 Kalischachtanlagen.
Nach dem ersten Weltkrieg verlor Deutschland durch die Abtretung des Elsaß die Monopolstellung auf dem Kaliweltmarkt. Um die sinkenden Preise bei zum Teil rück läufigem Absatz zu halten, wurde die Förderung auf wenige leistungsfähige Anlagen konzentriert. Im Jahre 1938 gab es 36 fördernde Kaliwerke. Außerdem bestanden sehr viele stilliegende Schachtanlagen, die als Reservewerke gedacht waren. Von diesen sind im Laufe der Zeit mehrere durch Wasserzuflüsse ersoffen oder durch Beton pfropfen abgedeckt worden.
In den Jahren zwischen den zwei Weltkriegen konzentrierte sich die Entwicklung besonders auf eine intensive Rationalisierung der noch bestehenden Kaliwerke, und zwar sowohl in den Grubenbetrieben als auch in den Übertage-Anlagen. Diese Ratio nalisierung war eine zwangsläufige Folge der nun immer stärker in den Vordergrund tretenden Konkurrenten auf dem Kaliweltmarkt, wie Spanien, Frankreich, USA und Sowjetunion.
Nach 1945 wurde die Kaliindustrie erneut einer großen Belastungsprobe ausgesetzt. Die während des Krieges von den einzelnen Konzernen rücksichtslos auf Verschleiß gefahrenen Werke mußten nach Kriegsende schnell wieder leistungsfähig werden, um die junge volkseigene Industrie zu stärken. Da nach der Spaltung Deutschlands auf dem Gebiet der Deutschen Demokratischen Republik kaum eine leistungsfähige Berg baumaschinenfabrik zur Verfügung stand, war diese Aufgabe außerordentlich schwer. Trotzdem nahm die Kaliindustrie der Deutschen Demokratischen Republik eine ste tige und stolze Entwicklung. Die Zusammenarbeit der Arbeiter, Ingenieure und Wis senschaftler und die große Hilfe der Sowjetunion haben dazu geführt, daß heute wieder 11 leistungsfällige Kaliwerke bzw. -kombinate in Betrieb sind, in denen 21 selb ständige Kalischächte die Rohsalze nach über Tage fördern. In 4 Schachtanlagen wird Steinsalz bergmännisch gewonnen.
Die Gewinnung von Steinsalz durch ein gelenktes Aussolverfahren wird immer weiter entwickelt und in den kommenden Jahren eine große Rolle spielen.
1.1.Volkswirtschaftliche Bedeutung des Kaliund Steinsalzbergbaus in der DDR und seine Perspektive
Der Volkswirtschaft unserer Republik sind große Aufgaben gestellt worden. Dabei beruht die besondere Bedeutung der Kaliindustrie darauf, daß neben der Landwirt schaft als Hauptabnehmer verschiedener Kalisalze für Düngezwecke auch die In dustrie in immer stärkerem Maße Kalisalze als Ausgangsprodukt für zahlreiche wich tige Erzeugnisse benötigt (Bild 1/1).
In der Landwirtschaft ist die Verwendung von Kalidüngemitteln längst über die Dün gung von Getreideoder Hackfruchtfeldern hinausgegangen. Gemüseund Obstkul turen benötigen neben Phosphor und Stickstoff bestimmte Kalidüngemittel genau so notwendig wie Tabakpflanzungen und Wiesen. Von allen kaliproduzierenden Ländern kann nur die DD R magnesiumhaltige Düngesalze in verschiedenen Zusammenset zungen erzeugen. Dadurch sind für unseren Außenhandel günstige Voraussetzungen gegeben.
Die Ausfuhr hochwertiger Düngesalze in fast alle Länder der Erde macht die Kaliindustrie zu einem Eckpfeiler unserer Außenhandelspolitik. Neben der selbstver ständlichen Lieferung in alle sozialistischen Länder exportiert die D D R Kalisalze auch in das kapitalistische Ausland, besonders nach Belgien, den Niederlanden, Eng land, Skandinavien und Österreich. Eine weitere große Bedeutung haben die sich an-