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книги / Technologie des Kali - und Steinsalzbergbaus

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Technologie 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-