Abteufen

Beim manuellen Abteufen erfolgt das Abteufen mittels Handwerkzeugen.[6] Gegraben wird mit Spaten oder Schaufel. Allerdings lassen sich so nur weiche Schichten bearbeiten.[8] Das anfallende Erdreich wird mittels Eimern aus dem Schacht gefördert.[6] Wenn es aufgrund der Gebirgsfestigkeit notwendig wird, werden die Keilhaue und die Kratze benutzt.[8] Bei den manuellen Teufarbeiten können auch Keile zur Hilfe genommen werden.[6] Bei mildem Gebirge, dort wo einfaches Handwerkzeug nicht mehr ausreicht, kann das manuelle Abteufen unter Zuhilfenahme von Abbauhämmern geschehen. Hierbei werden schwere Abbauhämmer, die als Aufreißhammer oder Betonbrecher bezeichnet werden, verwendet. Das herausgebrochene Gebirge wird anschließend abgefördert.[8] Durch manuelles Abteufen werden Schächte mit einer Teufe von bis zu 20 Metern erstellt.[6] Bei festem Gebirge[8] oder/und bei größeren Teufen[6] werden Schächte durch andere Verfahren wie Bohren und Sprengen abgeteuft.[8]

Befahrung mittels Teufkübel

Beim konventionellen Verfahren erfolgt das Abteufen im festen Gestein mittels Bohr- und Sprengarbeit.[15] Hierzu wird in der Mitte der Schachtscheibe ein Einbruch gebohrt.[12] Das seitliche Gestein wird mittels mehrerer, nach einem speziellen Bohrschema erstellter, Löcher angebohrt.[14] Anschließend wird das Gestein mittels Sprengstoff gesprengt.[8] Die Länge des Abschlages liegt in der Regel bei vier Metern.[2] Das so hereingewonnene Gestein wird entweder von Hand oder mit einem Mehrschalengreifer oder einem Bagger in einen Abteufkübel gefüllt und mittels Teufhaspel oder Teufbobine bis zum Schachtansatzpunkt hochgefördert.[14] Bei größeren Schächten werden Doppelbobinen mit zwei gegenläufigen Teufkübeln verwendet.[16] Die Teufkübel werden, damit sie im Schacht nicht hin- und herschaukeln, im Schacht mittels Seilführung geführt.[2]

Bestehen bereits ältere Strecken unterhalb des Schachtes oder ist es ohne besonderen Aufwand möglich, eine Strecke bis unter den Schacht aufzufahren, ist dies eine große Erleichterung für die Abteufarbeiten.[12] Bevor nun der Schacht durch die Gesteinsschichten geteuft wird, wird zunächst ein größeres Bohrloch bis zur Schachtunterfahrung erstellt. Durch dieses Bohrloch kann das anfallende Wasser nach unten zur Schachtunterfahrung abgeleitet und von dort zur Wasserhaltung des Bergwerks abgepumpt werden.[2] Teilweise ist es auch möglich, das Haufwerk durch das Bohrloch von der Schachtsohle zu entfernen; in der Regel muss das Haufwerk zum Schachtansatzpunkt hochgefördert werden.[12] Mit dem konventionellen Abteufverfahren können Schächte in festem Gebirge in sämtlichen derzeit gängigen Teufen geteuft werden.[14]

Das Abteufen von Schächten durch Schachtbohrverfahren erfolgt ähnlich wie das Tieflochbohren.[7] Die ersten Schachtbohrverfahren, das Kind-Chaudron-Verfahren und das Honigmann-Verfahren, wurden gegen Ende der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts bis Mitte der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts eingesetzt.[2] Mit diesen Verfahren konnten Schächte bis zu einer Teufe von 500 Metern durch Bohren erstellt werden.[14] Im Laufe der Jahre wurden weitere Schachtbohrverfahren wie das Lufthebeverfahren und Raise boring entwickelt.[7] Das Raise boring, das aus dem amerikanischen Erzbergbau stammt, ist zurzeit Stand der Technik.[2] Mit diesem Verfahren können Schächte bis zu einer Teufe von 1200 Metern und mit einem Durchmesser von bis zu sechs Metern erstellt werden.[7] Bei trockenem und standfestem Gebirge[ANM 1] werden unter Tage Blindschächte mit Gesenkbohrmaschinen erstellt.[2] Bei Tagesschächten sind Bohrschächte in Europa eher die Ausnahme, das liegt insbesondere an der heute guten Beherrschbarkeit des Deckgebirges.[2]

Probleme beim Abteufen entstehen immer dann, wenn der Schacht durch sehr wasserreiche Lockergesteinsschichten oder Schwimmsand geteuft werden muss.[13] Aber auch sehr klüftiges Gebirge kann, wenn es stark wasserführend ist, Probleme beim Teufen bereiten.[8] Um die Teufarbeiten in solchen problematischen Gebirgsschichten zu sichern, gibt es mehrere Verfahren:[2]

• das Senkschachtverfahren
• das Zementierverfahren
• das Spundwandverfahren
• das Gefrierverfahren[14]

Beim Senkschachtverfahren wird in den Abmessungen des Schachtes ein sogenannter Senkschuh erstellt, der aus eisernen Segmenten besteht. Der Senkschuh sichert die Stöße ab und dient gleichzeitig als bewegliche Montagebühne für die Schachtmauerung.[8] Beim Zementierverfahren wird eine Suspension aus Zement und Wasser in das Gebirge gepresst und so der Wasserzufluss in den Schacht gestoppt.[2] Beim Spundwandverfahren von Haase werden in Form des Schachtes Spundwände in den Boden getrieben. Früher wurden Spundwände aus Holzpfählen erstellt, die mit Nut und Feder versehen waren; heute bestehen diese Spundwände aus Stahlsegmenten.[8] Beim Gefrierschachtverfahren von Poetsch wird das Gebirge mit seinem Wasseranteil eingefroren und somit standfest gemacht. Anschließend wird der Schacht konventionell abgeteuft.[8] Streng genommen zählt auch das Schachtbohrverfahren von Honigmann zu den Sonderabteufverfahren.[2] Bis auf das Zementierverfahren und das Honigmann-Verfahren sind alle Verfahren nur für begrenzte Teufen bis maximal 30 Meter anwendbar.[14] Das Zementierverfahren ist für jede Teufe anwendbar.[8]

Im Oberflächenbereich werden im Bereich des Schachtansatzpunktes zunächst unterschiedliche Erdbauarbeiten durchgeführt.[14] Anschließend werden die Fundamente für Abteufanlage und die Versorgungseinrichtungen erstellt.[17] Zusätzlich werden die Betonarbeiten für den Schachtkeller durchgeführt.[14] Die allgemeinen Bauarbeiten werden nicht von Bergbauspezialisten, sondern von normalen Baufirmen erledigt.[18] Nach den Fundamentarbeiten werden die erforderlichen Maschinen wie die Abteufwinde und die Winde für die Montagebühne installiert. Mit der Abteufwinde werden bei den Teufarbeiten der Bergekübel und der Greifer bewegt.[20]

Die Arbeiten für den Vorschacht laufen in der Regel parallel zu den anderen Vorbereitungsarbeiten.[19] Die oberen lockeren Gesteinsschichten werden mit einem Bagger mit tiefem Löffel abgetragen.[2] Die Seitenwände werden in regelmäßigen Abständen von 2,5 Metern mit einer Spritzbetonschicht gegen Steinfall gesichert.[14] Probleme können hier bereits im oberen Bereich durch den starken Zufluss von Grundwasser auftreten. Die weiteren Teufarbeiten für den Vorschacht werden dann unter Zuhilfenahme eines Sonderabteufverfahrens, wie zum Beispiel dem Gefrierverfahren, durchgeführt.[19] Sobald man bei den Teufarbeiten auf festes Gestein trifft, können keine Baggerarbeiten mehr durchgeführt werden. Nun muss mit schwerem Gerät wie Hydraulikhämmern das Gestein bearbeitet werden.[14] Ab einer bestimmten Teufe ist das Gestein so fest, dass die weiteren Arbeiten mittels Bohr und Sprengarbeit durchgeführt werden müssen.[2] Der Vorschacht wird auf eine Teufe von bis zu 50 Metern erstellt.[14] Dort wo es erforderlich ist, kann der Vorschacht auf eine größere Teufe erstellt werden.[18]

Nachdem der Vorschacht erstellt ist, beginnen die Vorarbeiten für das weitere Teufen des Schachtes.[14]

Werden Schächte mittels Schachtbohrverfahren erstellt, muss zunächst das erforderliche Bohrgerät installiert werden. Anschließend wird der Schacht entsprechend dem jeweiligen Bohrverfahren gebohrt.[18] Wenn Schächte konventionell abgeteuft werden, muss zunächst über dem abzuteufenden Schacht ein Abteufgerüst montiert werden.[8] Da im Schacht gearbeitet wird, muss ab einer bestimmten Teufe für eine künstliche Bewetterung mittels Ventilator gesorgt werden.[10] In der Regel muss diese Bewetterung ab einer Schachtteufe von über 30 Metern eingerichtet werden.[8] Um die frischen Wetter bis zur Schachtsohle zu blasen, werden im Schacht Lutten eingehängt.[2] Zur Sicherheit der im Schacht befindlichen Bergleute gegen fallende Gegenstände werden an der Schachtöffnung Schachtklappen angebracht.[8] Damit die Schachtbelegschaft im Gefahrenfall, durch ein unvorhersehbares Ereignis wie Gaseinbruch, Wassereinbruch oder Versagen der Kübelförderung, aus dem Schacht fliehen kann, muss eine zweite Fahrungsmöglichkeit vorhanden sein.[2] Dies sind in der Regel Fahrten oder Hängefahrten, die im Schacht nach und nach entsprechend der Schachtteufe eingebaut werden.[8] Des Weiteren muss die Kübelförderung und die Bohreinrichtung für die Sprengbohrlöcher montiert werden. Außerdem muss eine Arbeitsbühne eingehängt werden.[14] Auf dieser Arbeitsbühne befindet sich eine Spritzbetoneinrichtung.[18] Damit bei den Arbeiten ausreichend Licht vorhanden ist, muss eine entsprechende Beleuchtung installiert werden.[8] Für die Energieversorgung müssen Rohrleitungen für die Druckluft und Stromkabel sowie Signalkabel zur Verständigung mit dem Fördermaschinisten mitgeführt werden.[18]

Nachdem die Maschinen und Geräte installiert und betriebsbereit sind, beginnen die weiteren Teufarbeiten.[14] Im Wechsel werden nun die Sprenglöcher gebohrt, besetzt und das Gebirge gesprengt. Anschließend wird ein vorläufiger Ausbau, bestehend aus Stahlringen, eingebracht. Dieser vorläufige Ausbau dient als Schutz der auf der Schachtsohle arbeitenden Menschen vor Steinfall.[8] Das herausgesprengte Haufwerk wird danach weggeladen.[2] Hierfür werden Greifer verwendet, die im oberen Schacht zunächst noch von der Teufbobine bedient werden. Mit zunehmender Teufe wird eine spezielle Greiferbühne im Schacht montiert, von der aus der Greifer bedient wird.[8] Sobald der Teufkübel gefüllt ist, wird er abgefördert.[2] Dieser Vorgang wird solange wiederholt, bis das gesamte Haufwerk weggeladen ist.[8] Nun wird der Schachtausbau eingebracht.[14] Je nach Wasserzulauf muss eine entsprechende Wasserhaltung auf der Schachtsohle betrieben werden.[10] Bei geringen Wasserzulauf reicht es aus, das Wasser mittels Schöpfen von der Schachtsohle zu entfernen und über den Teufkübel abzufördern.[14] Bei größerem Wasserzulauf müssen entsprechend leistungsfähige Pumpen in Betrieb genommen werden.[8] Die Arbeiten Bohren, Sprengen, Sichern, Laden und Abfördern des Haufwerks sowie Einbau des Schachtausbaus wiederholen sich kontinuierlich, bis der Schacht fertiggeteuft ist.[14] Nachdem der Schacht die tiefste Sohle erreicht hat, wird noch der Schachtsumpf erstellt.[20]

Nachdem der Schacht komplett abgeteuft wurde, sind noch einige Abschlussarbeiten zu tätigen.[14] Im Schachtsumpf muss eine Pumpenbühne montiert werden. An den jeweiligen Sohlenanschlägen werden die Schachtstühle eingebaut. Im Schacht werden die erforderlichen Einstriche und die Schachtführung eingebaut.[20] Nachdem die Einbauten montiert sind, wird die Teufausrüstung demontiert.[14] Alle nicht mehr benötigten Rohrleitungen werden ausgebaut. Sämtliche Schutzbühnen und die Schachtabdeckung werden abgebaut.[20] Als letztes wird das Teufgerüst demontiert und die Teufbobine abgebaut.[14]