Schachtförderung [1]

Schachtförderung. Die Schachtförderung [1] übernimmt beim Bergbaubetriebe die in wagerechter Richtung durch die Streckenförderung (s.d.) herbeigeschafften Massen und befördert sie in senkrechter oder stark geneigter Richtung aufwärts bis zur Tagesoberfläche oder, sofern es sich um Zwischenschächte (s. Schacht) handelt, auf eine höher gelegene Sohle. Außerdem werden in den Schächten die in der Grube benötigten Materialien, namentlich für den Versatz und den Grubenausbau, in die Tiefe befördert (gehängt). Solche Schächte, die hauptsächlich der Förderung dienen, heißen Förderschächte; diejenigen Abteilungen, in denen die Förderung stattfindet, Fördertrümer.

In allen Fällen wird bei der Schachtförderung die Last an einem Seile befestigt (angeschlagen); das andre Ende desselben ist auf einer Welle oder einem zylindrischen Seilkorbe festgelegt; bei entsprechender Drehung der Welle wickelt sich das Seil auf, die Last wird gehoben und oben abgenommen. Eine derartige Einrichtung würde eine eintrümige Förderung darstellen; sie wird nur seiten angewendet; meistens sind um die Welle zwei Seile im entgegengesetzten Sinne geschlagen, und während sich das eine, an dem das volle Gefäß befestigt ist, aufwickelt, wickelt sich das andre ab und das leere Gefäß geht abwärts in den Schacht, so daß zweitrümig gefördert wird. In beiden Fällen muß die Welle der Fördermaschine einmal rechts- und einmal linksherum gedreht werden. Die einfachste Fördermaschine, der Handhaspel, steht gewöhnlich unmittelbar über dem Schacht; er dient nur für kleinere Tiefen und Lasten. Für größere Leistungen und bei Anwendung von Tier- oder Maschinenkraft steht die Fördermaschine neben dem Schacht (vgl. a. Fig. 3), die Seile S und S₁ laufen zunächst jedes über eine oberhalb der Hängebank verlagerte Seilscheibe s und von hier aus in den Schacht. Die Verlagerung der Seilscheiben, die früher häufig auf dem Gebälk des Schachtgebäudes erfolgte, findet jetzt bei den großen Fördergeschwindigkeiten (bis 15 m, ja noch mehr in der Sekunde) auf hohen, in Eisen erbauten Gerüsten, den Seilscheibenstühlen, oder auf Treibeböcken statt. Man sagt nämlich statt »im Schachte fördern« auch Treiben; das über einem Förderschachte erbaute Haus heißt auch Treibehaus.

Bei dem jetzt veralteten Pferdegöpel (Fig. 1 und 1a) wird die stehende Welle W, auf der die Seilkörbe A und B sitzen, von Pferden, die an den wagerechten Kraftarm k angeschirrt werden, in Umdrehung versetzt; auch später, als mittels Wasserkraft gefördert wurde, blieben die Bezeichnungen Göpel, Göpelförderung oder Wassergöpel in Gebrauch. Uebrigens mußten auch die Wassermotoren für Rechtsgang und Linksgang eingerichtet sein; derartige Wasserräder und Turbinen nennt man Kehrräder, Kehrturbinen; sie sind mit zwei Schaufelungen versehen. Die Fig. 2 und 2a zeigen ein unterirdisch eingebautes Kehrrad; die Aufschlagrösche R[583] teilt sich und je nachdem die Schütze T oder die andre T₁ gezogen wird, dreht sich das Rad in dem einen oder andern Sinne. Die Seile müssen von den auf der verlängerten Wasserradwelle sitzenden Seilkörben A und B zunächst durch einen besonderen Seilschacht bis über die Hängebank und dann über zwei Paar Seilscheiben s in den Förderschacht geführt werden. Zwischen den beiden Schaufelkränzen sitzt ein Bremskranz; die Bremsklötze b und auch die Schützen können von der Hängebank aus bedient werden. Bei den Kehrturbinen müssen wegen der hohen Umlaufszahlen zwischen der Turbinen- und der Seilkorbwelle starke Uebersetzungen angewendet werden. Namentlich im Hochgebirge dienen auch Wassersäulenmaschinen zur Schachtförderung. Die Dampffördermaschinen – seiten noch Dampfhaspel genannt – werden immer allgemeiner angewendet, und zwar sind es in der Regel Zweizylindermaschinen mit Expansion. Die Umsteuerung wird gewöhnlich durch die Stephensonsche Kulisse bewirkt. Fig. 3 zeigt eine Dampfförderanlage; die Hängebank H ist wegen des Haldensturzes mehrere Meter über die Oberfläche erhöht (aufgesattelt). Nachdem mehrfach Versuche mit Compoundfördermaschinen durchgeführt worden waren, sind in neuester Zeit vereinzelt auch Dampffördermaschinen mit vier Zylindern als Zwillings-Tandem-Compoundmaschinen gebaut worden [2]. Ueber die elektrisch angetriebenen Fördermaschinen s. Elektrizität im Bergbau, Bd. 3, S. 405. – Die Schachtförderung in einem geschlossenen Rohre durch den Luftdruck unter Erzeugung von Luftverdünnung über dem Fördergefäße (Blanchets pneumatische Förderung) ist nur einmal in Frankreich angewendet worden. Förderseile und Sensicherheit s. Bd. 4, S. 139. Steht die Fördermaschine aus örtlichen Gründen weit vom Schachte entfernt, so müssen die Seile zwischen den Seilkörben und Seilscheiben mehrmals durch Rollen unterstützt werden; solche Einrichtungen heißen Seiltrift.

Seilgewichtsausgleichung. Eine Eigentümlichkeit der Fördermaschinen ist die sehr verschiedene Beanspruchung während eines Aufzuges infolge der steten Aenderung des Seilgewichts. Beim Beginn der Förderung ist auf der Seite des vollen Gefäßes das ganze Seilgewicht mit zu heben; auf der Seite des leeren Gestells ist kein Seilgewicht vorhanden. Während sich nun das Seil des vollen Gefäßes auf den Seilkorb aufwickelt, wickelt sich das sogenannte leere Seil ab, Bei tiefen Schächten wird das Uebergewicht auf der Seite des leeren Gefäßes am Ende der Förderung so bedeutend, daß die Fördermaschine nicht Arbeit zu verrichten hat, sondern gebremst werden muß. Unter den Mitteln, diese durch das wechselnde Seilgewicht bedingte ungleichförmige Beanspruchung auszugleichen, sind besonders zwei in der bergmännischen Praxis in Anwendung: das Unterteil und statt zylindrischer Seilkörbe die Anwendung solcher mit verschieden großen Halbmessern, der konischen Seilkörbe für Rundfeile und der Bobinen für Flachseile. Das Unterteil (U in der Fig. 4) wird unten an den beiden Fördergefäßen befestigt und bildet im Schachtsumpf einen Bogen; hat es auf den laufenden Meter gleiches Gewicht wie die Förderseile S und S₁, so bleibt das Seilgewicht in beiden Trümern während der ganzen Dauer des Aufzuges das gleiche; die Seilgewichte gleichen sich ebenso wie die toten Lasten (Gewicht des Gestells und der leeren Hunde) aus und die Maschine hat gleichförmig nur die Nutzlast zu heben. Das Unterteil ist jedoch nur dann bequem, wenn die Förderung bloß aus einer Sohle stattfindet; wird von mehreren Sohlen gefördert, so müßte bei jeder Aenderung der Länge der Förderseile (Abschließen, s. Loskorb, Bd. 6, S. 229) auch die des Unterseiles geändert werden. Die Wirkung der. konischen Seilkörbe und auch der Bobinen (Fig. 5) beruht darauf, daß das aufgewickelte Seil mit der kleinen Seillast vom großen Halbmesser R abläuft, dagegen das abgewickelte Seil mit der großen Seillast vom kleinen Radius r; hierdurch kann ein angenäherter Ausgleich der statischen Momente erreicht werden.

Es werden zwei wesentlich verschiedene Arten der Schachtförderung unterschieden: die Tonnen- und die Gestellförderung. Bei der ersteren werden besondere Gefäße, Tonnen, Körbe, Kübel, Schalen benutzt; daher muß beim Uebergang von der Streckenförderung, die gewöhnlich in Wagen, Hunde genannt, stattfindet, zur Schachtförderung am Füllorte und dann nochmals an der Schachtmündung (an der Hängebank) ein Umladen des Fördergutes stattfinden. Bei der Gestellförderung werden die Streckenfördergefäße am Füllorte auf das die Schachtförderung vermittelnde Fördergestell, das übrigens oft noch Förderkorb oder Förderschale genannt wird, geschoben und an der Hängebank wieder abgezogen; es fällt also hierbei das Umladen fort.

Die Tonnenförderung wird jetzt nur noch für kleine Verhältnisse oder für vorübergehende Zwecke, z.B. beim Schachtabteufen, angewendet. Man gibt der Tonne jetzt meistens ebenso wie den Fördergestellen (s. weiter unten) eine Führung (Leitung) im Schachte; die Tonne wird zur Entleerung entweder vom Seile gelöst und in einen besonderen Gestellwagen kippbar[584] eingesetzt oder sie wird an der Hängebank (auch Stürze genannt) durch Kippen (Stürzen) entleert. Bei endgültigen Einrichtungen für Tonnenförderung heißt das Fördertrum auch Tonnenfach; in flachen Schächten laufen die Tonnen entweder mittels Rädern auf Schienen oder sie schleifen wohl auch auf Stangen oder Brettern, die am Liegenden der Schächte eingebaut sind und Tonnung heißen; die einzelnen aneinander stoßenden Stangenlängen werden Tonnenfelder genannt. Für leistungsfähige Anlagen ist zurzeit überall die Gegenforderung in senkrechten Schächten eingeführt. Der Aufenthalt beim Aufschieben der vollen und Abziehen der leeren Hunde am Füllort (Anschlagen, s.d.) und bei dem umgekehrten Vorgange an der Hängebank (Abnehmen) ist wesentlich kleiner als beim Füllen und Entleeren der Tonnen; auch wird die beim Umladen unvermeidliche Zerkleinerung, die z.B. für weiche Kohle eine erhebliche Wert Verminderung zur Folge hat, vermieden. Für tiefe Schächte ist die Benutzung der Gestelle als sicherste Art der Mannschaftsfahrung (s. Fahren, Bd. 3, S. 576) gegenüber der Tonnenförderung ausschlaggebend.

Die Schachtfördergestelle sind gewöhnlich in der durch Fig. 6 veranschaulichten Weise gebaut; ein starker Rahmen r, auf den der Hund zu stehen kommt, ist mittels Hängestangen h an dem Kopfstück k befestigt; an letzterem greift unter Einschaltung einer Feder f die Königsstange s an. Die Vorleger v werden beim Aufschieben des Hundes zurückgeschlagen und sichern, dessen Stellung auf dem Gestell während der Förderung. Die Befestigung des Schachtförderseiles geschieht entweder unmittelbar an der Königsstange mittels Seilbund und zwar kommt für Rundfeile gewöhnlich der Wickelbund (Fig. 7), für Flachseile der Zwingenbund (Fig. 8 und 8a) in Anwendung, oder es werden einige Kettenglieder, die Schurzkette, mittels Verbindungsglied eingeschaltet. Zuweilen kommt auch die Königsstange in Wegfall und es wird dann der Seilbund mittels mehrerer Ketten (eine Kette, die sich in zwei teilt, heißt Zwieselkette) an starken Oefen des Gestelles befestigt. Die Verbindung zwischen Seil und Gestell heißt auch Quenzeleinrichtung. Die Baumannsche Seilklemme (Fig. 9) gestattet eine Verbindung des Gestelles mit dem Seile ohne Seilbund; das Seil wird durch drei entsprechend ausgefräste Messingbacken gefaßt, die von einer konischen Büchse aufgenommen werden; der obere Rand der letzteren legt sich, gewöhnlich unter Zwischenschaltung einer starken Feder, um beim Anheben eine allmähliche Beanspruchung des Seiles herbeizuführen, gegen das Kopfstück des Gestelles. Die Schachtleitungen L in Fig. 6, an denen die Gestelle mittels der Leitschuhe l geführt werden, sind an den Schachteinstrichen (vgl. Grubenzimmerung, Bd. 4, S. 651) befestigt, sie bestehen entweder aus Holz (Leitbäume) oder aus eisernen Kopfschienen, im letzteren Falle umfassen die Leitschuhe den Schienenkopf. Die Schachtfördergestelle sind entweder, wie in Fig. 6, zur Aufnahme eines oder aber mehrerer Hunde eingerichtet; bei engen Schächten stehen die einzelnen Hunde auf ebensoviel Böden untereinander (bis zu 10 Böden), bei weiteren Schächten stehen zwei, selbst vier Hunde auf demselben Boden, auch kommen mehrbödige Gestelle vor, bei denen auf jedem Boden mehrere Hunde stehen. Findet Mannschaftsfahrung auf dem Gestell statt, so ist häufig eine Fangvorrichtung (s. Bd. 3, S. 601) angebracht. Fangvorrichtungen an Tonnen (Tonnenfangvorrichtungen) stehen nur seiten in Benutzung.

Plattenboden. Am Füllort und an der Hängebank ist zum Auswechseln der Hunde eine größere Beweglichkeit derselben nötig. Bezeichnet in Fig. 10 V das Gleis, auf dem die vollen Hunde zum Schachte kommen, und l das Gleis für den Rückweg der leeren Hunde, so müssen unmittelbar am Schacht die vollen Hunde in der Richtung der ausgezogenen Pfeile, die leeren in der Richtung der gestrichelten bewegt werden. Da das Verlegen entsprechender Gleise umständlich wäre, so bildet man aus Kesselblechen, die auf hölzernes Schwellwerk verlegt werden, einen Plattenboden. Die Zeit für die Abfertigung eines Gestelles wird erheblich vermindert, wenn man auf beiden Seiten des Schachtes Platz schafft, um die vollen Hunde von der einen Seite aufzuschieben und die leeren nach der andern Seite abzuziehen (Durchstoßen der Hunde). Man bringt[585] letztere am Schachte vorbei auf das Streckengleis für die leeren Hunde und es sind auf beiden Seiten des Schachtes Plattenböden verlegt.

Aufsetzvorrichtung. Während des Auswechselns der Hunde läßt man die Gestelle nicht am Seil hängen, sondern man setzt sie auf Unterlagen auf, so daß die Seile entlastet sind. Hierdurch erreicht man erstens, daß die Seile den Stößen beim Aufschieben und Abziehen der Hunde nicht ausgesetzt sind, also geschont werden; ferner aber ist es bei der Elastizität der Seile nur so möglich, daß die Gestelle immer genau in gleicher Höhe mit den Plattenböden stehen. An den Füllörtern kann man die Gestelle auf über den Schacht gelegte Hölzer oder Schienen aufsetzen lassen, dieses Verfahren würde an der Hängebank umständlich sein, da der Schacht, wenn das Gestell herauskommt und nachdem es bedient ist, für dessen Durchgang frei sein muß, die übergelegten Hölzer also jedesmal wieder weggenommen werden müßten. Daher bedient man sich an den Hängebänken besonderer Aufsetzvorrichtungen, auch Wangen, Klinken oder Stützen und nach dem Englischen »caps« genannt. In der älteren Form (Fig. 11) sitzen auf zwei beiderseits nahe unter der Hängebank verlagerten Wellen je zwei Hebel s und s₁, auf den über die Trumbreite hinaus verlängerten Wellen sind die Handhebel h und außerdem kleinere Hebel befestigt, die durch die Zugstange z verbunden sind. In Fig. 11 steht das Gestell auf den Stützen; ist es abgefertigt und soll es in den Schacht niedergelassen werden, so muß es zunächst ein wenig angehoben werden; der Handhebel h wird in der Pfeilrichtung gedreht, die Stützen machen dadurch den Schacht frei und das Gestell kann abwärts gehen. Die neueren Aufsetzvorrichtungen sind so angeordnet, daß die Stützen nach Lösung einer Feststellung unter dem Gestellgewicht seitlich ausweichen, so daß das Abheben des Gestelles fortfällt; z.B. die Schachtfalle von Haniel und Lueg, D.R.P. Nr. 34469.

Schachtverschlüsse. Nicht seiten werden Unglücksfälle dadurch veranlaßt, daß die Leute an der Hängebank aus Gedankenlosigkeit einen Hund in das falsche Fördertrum schieben. Dieser stürzt dann in den Schacht und reißt sogar den Mann, wenn er ihn zu halten sucht, mit sich. Am sichersten wird dem durch den Einbau von Schachtverschlüssen (Schachtgitter, -absperrung) vorgebeugt; es sind in der einfachsten Form leichte Eisengitter, die durch das ankommende Gestell in Führungen angehoben und durch das abwärtsgehende Gestell wieder niedergelassen werden.

Signalvorrichtungen. In einigermaßen tiefen Schächten ist die Verständigung zwischen Füllort und Hängebank und bei großen Anlagen auch zwischen der Hängebank und dem Maschinenwärter durch bloßen Zuruf nicht mehr möglich; es sind dann Glockenzüge, elektrische Signale, Sprachrohre oder in neuester Zeit Telephone eingebaut. Tafeln mit der Erklärung der verabredeten Signale, z.B. bei Glockensignal: 1 Schlag Halt, 2 Schlag Niederlassen, 3 Schlag Aufholen des vollen Gestelles, 4 Schlag Aufholen von Mannschaft u.s.w., sind angebracht. Unter Schauer versteht man ein fortgesetztes Läuten, das zuweilen beim Signalgeben mit angewendet wird. Findet Mannschaftsfahrung auf den Gestellen statt, so müssen die Signale auch von den in Bewegung befindlichen Gestellen aus leicht gegeben werden können. Außerdem gibt gewöhnlich das Gestell, welches sich der Hängebank nähert, dem Maschinenwärter ein besonderes Signal (Wächtersignal) durch einen Klingelzug oder Schluß eines elektrischen Kontaktes, um daran zu mahnen, daß die Fördergeschwindigkeit verlangsamt werden muß. Ferner ist bei der Maschine in verkleinertem Maßstabe die gegenseitige Tiefenlage der einzelnen Sohlen (beim Gangbergbau zuweilen etwa 10) übersichtlich angegeben. Diese Einrichtung heißt Tiefen- oder Teufenzeiger, Gefäßstands- oder Tonnenstandszeiger, im Oberharz Weiszeug (von weisen). Auf demselben bewegen sich, von der Maschine angetrieben, mit entsprechend verringerter Geschwindigkeit zwei Marken, welche dem Maschinenwärter die Stellung der Fördergefäße im Schachte bezeichnen.

Zuhochtreiben. Trotz des Wächtersignals und des Tiefenzeigers kommt es vor, daß die Geschwindigkeit der Maschine nicht zeitig genug gemäßigt wird und daß ein Gestell zu hoch über die Hängebank hinaufgetrieben wird. Im schlimmsten Falle würde dasselbe gegen die Seilscheibe stoßen, das Seil würde reißen, und wenn die Fangvorrichtung nicht wirkt, würde das Gestell in den Schacht stürzen. Aber auch schon durch das bloße Anrennen an die Seilscheibe können Verletzungen von Mannschaft sowohl auf dem aufgehenden als auch auf dem niedergehenden Gestell eintreten, denn dieses flößt hart auf die Aufsetzvorrichtung auf. Es ist deshalb notwendig, gegen das Zuhochtreiben der Gestelle Vorkehrungen zu treffen. Diese sind in verschiedenen brauchbaren Formen vorhanden, während Einrichtungen, um das Aufstauchen der Fördergefäße am Füllorte zu verhindern, sich erst im Versuchsstadium befinden. Zu den einfachsten Mitteln gegen das Zuhochtreiben gehört die Verstärkung der Leitungen über der Hängebank, so daß an den Leitschuhen eine Bremsung des zu hoch getriebenen Gestelles ausgeübt wird. Oder es wird durch das zu hoch aufgeholte Gestell zunächst mittels Hebel- und Kettenübertragung der Dampf von der Fördermaschine abgestellt und diese dann gebremst. Diese Mittel reichen aus, sofern das Gestell mit geringer Geschwindigkeit durch die Hängebank geht; sie versagen jedoch, wenn hierbei die Fördergeschwindigkeit eine große ist. In diesem Falle müßte eine Bremsung der Fördermaschine bereits herbeigeführt werden, wenn das Gestell sich der Hängebank nähert. Von diesen Vorrichtungen dürfte diejenige von Baumann [3] die zurzeit gebräuchlichste sein. Der Apparat bremst die Fördermaschine unter der Einwirkung eines Schwungregulators entsprechend jeder Fördergeschwindigkeit zeitig genug, um das Anrennen an die Seilscheiben zu verhindern.

Ein andres Mittel, um ein Zuhochtreiben unschädlich zu machen, sind die Auslösevorrichtungen. Die Verbindung zwischen Seilbund und Gestell ist durch ein scherenartiges [586] Glied hergestellt, die beiden Teile greifen ineinander und ein Oeffnen wird durch vorgesteckte Stifte verhindert. Falls das Gestell zu hoch getrieben wird, geht die Auslösevorrichtung durch einen unter den Seilscheiben verlagerten Ring; hierbei öffnet sich die Schere, indem die Stifte durch Abscherung zerstört werden, Seil und Gerüst werden frei. Damit letzteres nicht in den Schacht stürzt, fängt die geöffnete Schere sich selbst und das Gestell an dem Ringe, oder es sind in entsprechendem Abstande von den Seilscheiben unter Federwirkung stehende Fangbacken eingebaut, die das Gestell beim Durchgange zur Seite drückt und auf die es nach der Auslösung aufsetzt.

Literatur: [1] Treptow, Emil, Grundzüge der Bergbaukunde u.s.w., 4. Aufl., 1907; Hauer, J. v., Die Fördermaschinen der Bergwerke, 3. Aufl., Leipzig 1885. – [2] Der Steinkohlenbergbau des Preuß. Staates in der Umgebung von Saarbrücken, 3. Teil, Tafel 4 und 5. – [3] Die Entwicklung des Niederrheinisch-Westfälischen Steinkohlenbergbaus, Bd. 5, S. 444.

Treptow.

Fig. 1., Fig. 1a., Fig. 2., Fig. 2a.

Fig. 3.

Fig. 4.

Fig. 5.

Fig. 6., Fig. 6a., Fig. 7., Fig. 8., Fig. 8a., Fig. 9.

Fig. 10.

Fig. 11.