Steinbruch

Herbert Lachmayer

• Verlag: Hollitzer Wissenschaftsverlag
• Jahr: 2011
• eBook-ISBN: 9783990120354
• Thema: Technik & Maschinenbau
• Thema: Geologie & Geowissenschaften

Inhalt Walter Eppensteiner: Allgegenwärtigkeit des Steins. Walter Eppensteiner: Vom Werden und Vergehen des Steins. Maria Heinrich: Steinbrüche in Österreich. Walter Eppensteiner: Zur Geschichte der Abbautechniken. Käthe Springer: Arbeit mit Stein. Walter Eppesteiner: Steintransport. Stefan Imhof: Die wirtschaftliche Bedeutung der Steinbrüche in Österreich. Stefan Imhof: Steinbruchunternehmen in Österreich. Käthe Springer: Arbeitsplatz Steinbruch. Georg Schumacher: Natur und Steinbruch. Georg Schumacher: Möglichkeiten der Nachnutzung. Georg Schumacher: Der Steinbruch in der Landschaft. Katharina Sacken: Bad Deutsch-Altenburg - Ort und Gegend. Katharina Sacken: Die Holltzer Baustoffwerke.

TECHNIK

ZUR GESCHICHTE DER ABBAUTECHNIKEN

Walter Eppensteiner

LOSE GESTEINE

Für die Nutzung des Natursteines zur Herstellung von Geräten und Waffen, später für Bauzwecke, bediente man sich während des größten Teils der Menschheitsgeschichte „loser“ Gesteine – Kiese, Geröll aus Hangschutt und Felssturz, vom Gletscher transportierte Findlinge und sonstiges Moränenmaterial, schließlich auch sogenannte „Restlinge“ (z.B. durch Verwitterungsvorgänge an und nahe der Erdoberfläche verschieden stark zugerundete und dann durch Erosion freigelegte Granitblöcke); im Waldviertel begnügte man sich bis ins ausgehende 19. Jahrhundert hinein mit der Aufarbeitung solcher Granitrestlinge.

Nutzung von Granitrestlingen zur Baustoffgewinnung an der Straße Eibenstein–Breitensee im Waldviertel.

NUTZUNG NATÜRLICHER TRENNFLÄCHEN IM FELS

Erst als das lose Material für die vorgesehenen Zwecke, z. B. als Baustein, nicht mehr ausreichte, ging man daran, Gesteine aus ihrem natürlichen Verband, dem Fels, zu lösen. Dazu wurden zunächst die natürlichen Trennflächen des Felses genutzt, wie etwa die bei Abkühlung von vulkanischen Laven entstandenen Absonderungsformen (z. B. Basaltsäulen oder Porphyrplatten und -blöcke), die zur Oberfläche parallele „Bankung“ (Granite), die Schichtungsflächen (Sedimentgesteine) oder Schieferungsklüfte (metamorphe Gesteine wie Gneise, Glimmerschiefer und Dachschiefer). Zu diesen primären Trennflächen der Gesteine kommen als sekundäre noch die vorwiegend im Zuge von gebirgsbildenden Vorgängen entstandenen Klüfte verschiedenster Art, welche die Gesteine in unterschiedlichen Abständen weiter zerlegen.

Die auf diese Weise entstandenen Gesteinskörper, sogenannte Kluftkörper, können etwa durch Hebelwirkung relativ leicht aus dem Felsverband gelöst werden. Da sie häufig zwei parallele Flächen, sogenannte Lagerflächen, aufweisen, ist es einfach, Mauern durch bloßes Aufeinanderschichten solcher Blöcke oder Platten zu errichten.

KLOPFEN

War das Gestein dagegen zu massig, etwa die Bankung zu dick oder die Kluftabstände zu groß, mußte es künstlich in kleinere Abschnitte zerlegt werden, um es aus dem Gebirgsverband lösen zu können. Dazu mußte der Fels in Abständen, die z.B. den Abmessungen des gewünschten Steinblockes entsprachen, zerstört werden. In Ägypten nutzte man aus langer Erfahrung heraus eine besondere Eigenschaft von Gesteinen: Ihre Zugfestigkeit beträgt nur etwa ein Zehntel ihrer Druckfestigkeit. Bis heute nutzen praktisch alle Gewinnungsverfahren diese Schwäche des Gesteins zu dessen Zerstörung. Beim Schlag mit einem Steinbrocken, einem Hammer oder auch einem modernen Hydraulikhammer auf einen Stein wird in diesem eine Verformungswelle erzeugt, die zunächst eine Stauchung, nach Reflexion aber eine Dehnung hervorruft. Allein die während der Dehnung auftretenden Zugspannungen führen dann zur Zerstörung des Gesteins.

Die Steinhämmer der Pharaonenzeit. Als Hämmer dienten etwa 5 kg schwere Gesteinsbrocken aus Dolerit, einem zähharten basaltischen Gestein. Von links nach rechts ist der zunehmende Abnutzungsgrad vom scharfkantigen Hammer bis zur Abfallkugel erkennbar.

Die Ägypter entwickelten dazu die sogenannte Steinhammerklopftechnik. Als „Hämmer“ benutzten sie etwa 5 Kilogramm schwere Gesteinsbrocken aus Dolerit, einem zähharten basaltischen Gestein. Geduldiges Schlagen mit diesen Steinhämmern zerstörte das Gestein entlang der in die Oberfläche eingeritzten Umrißlinien des Werkstücks, beispielsweise eines Obelisken. Auf diese Weise wurden Gräben um den Rohling herausgearbeitet, bis deren Tiefe der gewünschten Dicke des Werkstückes entsprach. Zuletzt mußte dieses noch an seiner Unterseite aus dem Gebirgsverband gelöst werden. Dazu fand vermutlich schon frühzeitig eine andere Technik Anwendung, nämlich die des Abkeilens, die ebenfalls die geringe Zugfestigkeit, in diesem Fall die Spaltzugfestigkeit des Gesteines, nützt. Von der Sohle der herausgeklopften Gräben wurden horizontale Rinnen unter dem Werkstück herausgearbeitet, in diese Rinnen Keile eingeschlagen, die durch ihre Spaltwirkung das Werkstück vom Fels ablösten. Zum Gelingen dieses schwierigsten Teiles, des Lösens des Werkstückes, dürfte die Erfahrung wesentlich beigetragen haben, daß sich Granite parallel zur jeweiligen Geländeoberfläche meist besonders gut spalten lassen.

Unfertiger Obelisk aus Assuan-Granit mit den typisch wellenförmigen Arbeitsspuren der pharaonischen Dolerithämmer.

SPALTEN

Die meisten Granite lassen sich nicht nur parallel zur Oberfläche, sondern auch rechtwinkelig dazu ebenflächig und, im Verhältnis zu ihrer Härte, leicht spalten. Als man für die Steinbearbeitung ausreichend harte Metalle herstellen konnte und über das für jedes Steinbruchgebiet notwendige Wissen um die Richtungen der jeweiligen Spaltebenen von Graniten und ähnlichen Tiefengesteinen verfügte, wurde die Methode des Keilspaltverfahrens entwickelt. Dazu stellte man zunächst die Richtung der Spaltbarkeit auf der Gesteinsoberfläche fest und meißelte in diese eine Rille. Entlang dieser Rille wurden in den jeweils erforderlichen Abständen mit Spitzeisen und Schlägel in älterer Zeit breite Keilbüchsentaschen gemeißelt, später schmälere Keilbüchsenlöcher. In erstere schlug man ursprünglich trockene Hartholzkeile ein, deren Quellungsdruck bei Durchfeuchtung ausreichte, das Gestein in der gewünschten Ebene zu spalten; später verwendete man Eisenkeile, die mit dem Schlägel gleichmäßig in die Keilbüchsenlöcher eingeschlagen wurden, bis die erforderliche Spaltzugwirkung erreicht war. Man konnte dann ohne weiteres Einschlagen der Keile zuwarten, bis der Granit mit einem dumpfen Geräusch, dem sogenannten „Schnapper“, in der gewünschten Ebene durchspaltete. Heute stellt man die Keilbüchsenlöcher meist mit Hilfe von Preßlufthämmern her, und anstelle von Keilen werden manchmal hydraulische Spaltgeräte eingesetzt.

Die im niederösterreichischen Waldviertel üblichen Bezeichnungen der drei Spaltebenen des Granits. Die Spaltbarkeit ist in der Ebene des Hebers am besten und nimmt über die Gangseite zur Stutzerseite stark ab.

Spaltung eines Feinkorngranits in Schrems (Waldviertel) nach dem „Heber“, der Ebene der besten Spaltbarkeit

Zum Spalten verwendete Werkzeuge. Links im Bild Hartholzkeile, rechts daneben sogenannte „Federkeile“, bei denen Bleche aus Weicheisen zwischen Bohrloch wand des Gesteins und eigentlichem Keil eingelegt werden.

Die Spaltbarkeit der Granite ist nach verschiedenen Richtungen unterschiedlich gut; diese Richtungen verschiedener Spaltbarkeit werden daher wegen ihrer Bedeutung sowohl für die Gewinnung der Rohblöcke im Steinbruch als auch für deren Weiterverarbeitung zur „Spaltware“ weltweit mit eigenen Bezeichnungen versehen und bereits im Steinbruch mittels in den Stein der Rohblöcke geritzter Symbole festgehalten.

SCHRÄMEN

Typische, leicht im Bogen verlaufende Schrämspuren im Quarzsandstein von Petra, Jordanien.

Bei weicheren Gesteinen, z.B. Kalken, Marmoren und Sandsteinen, wird seit Jahrtausenden die Schrämarbeit, das sogenannte „Ausschroten“, angewandt. Bei dieser Methode haben sich im Laufe der Geschichte nur die jeweils verwendeten Werkzeuge bzw. deren Material verändert. Die verschiedenen Werkzeuge hinterlassen an den Steinbruchwänden ihre sehr charakteristischen Spuren.

Die Schrämmethode findet vorwiegend bei massigen Gesteinen mit großen Kluftabständen Anwendung. Es werden dabei von der Gesteinsoberfläche aus grabenförmige Einschnitte in das Gestein gehauen, deren Abstände den Umrissen des zu gewinnenden Blockes entsprechen. Diese als Schräm- oder Schrotschlitze bezeichneten Einschnitte werden bis zu einer Tiefe vorgetrieben, die der Höhe des gewünschten Blockes entspricht. Es kommen daher langstielige, zweihändig geführte Werkzeuge zum Einsatz, der sogenannte „Zweispitz“ mit zwei nach entgegengesetzten Seiten gerichteten Spitzen, oder die „Schrämhacke“ mit zwei Schneiden. Die Lösung des Blockes an seiner Unterseite erfolgt meist durch Abspalten mittels Keilen.

UNTERHÖHLEN

Eine Steinbruchwand im Elbsandstein wurde durch das Herausarbeiten einer Gesteinsbank unterhöhlt und mit Pfeilern gestützt.

Für die Gewinnung großer Mengen von Rohblöcken durch einen einzigen Vorgang aus anstehendem Gebirge mit annähernd waagrechtem Verlauf der Gesteins-bankung wurde die Methode des Unterhöhlungsbaus, das sogenannte „Hohlmachen“, entwickelt. Es kam vor allem im Elbsandsteingebirge zum Einsatz, vereinzelt bei der Kalksteingewinnung, in kleinem Stil auch bei der Konglomeratgewinnung im Steinbruch Rauchstahlbrunngraben in Baden bei Wien.

Bei dieser Methode wird am Fuß einer Steinbruchwand eine niedrige, meist aus minderwertigem Gestein bestehende Gesteinsbank mit Handwerkzeugen auf viele Meter Tiefe herausgearbeitet. Den dadurch unterhöhlten Teil der Steinbruchwand stützen stehengelassene Steinpfeiler oder untergestellte Holzpfosten. Ist die unterhöhlte Felsmasse groß genug, werden die Holzpfosten dünn gehackt und abgebrannt und die stützenden Steinpfeiler durch Sprengungen entfernt, wonach der Fels niederbricht. Es ist auch möglich, die Sprengungen so zu beeinflussen, daß durch Anwendung verschieden langer Zündschnüre die der Steinbruchseite nähergelegenen Stützpfeiler früher gesprengt werden als die weiter hinten befindlichen. Dadurch kippt die unterhöhlte Gesteinsmasse nach vorn und lagert sich gelockert auf die Bruchsohle, was die weiteren Arbeiten sehr erleichtert.

Durch Sprengen der unterstützenden Pfeiler stürzt die Steinbruchwand in sich zusammen und bildet ein Haufwerk mit zum Teil riesigen Blöcken.

Die Unterhöhlungsmethode ist gefahrvoll und unfallträchtig. Ein bemerkenswerter Unfall ereignete sich 1877 an der Elbe, als sich eine mächtige Felswand auf einer vorgelagerten Schutthalde überschlug und so große Gesteinsmassen in den Fluß stürzten, daß die Schiffahrt einige Zeit unterbrochen war.

SEILSÄGEN

Im Kalksteinbruch am Untersberg bei Salzburg wurde nach der klassischen Langseilmethode in einem kontinuierlichen Arbeitsgang sowohl der lotrechte Schnitt als auch der schräge Bodenschnitt hergestellt. Die Schräge erleichtert das Abgleiten des gewonnenen Riesenblocks in den Steinbruch.

Ein Seil aus zwei oder drei verdrillten Drähten wird durch vertikale und horizontale, sich kreuzende Bohrlöcher gefädelt und auf geeignete Weise, etwa mit Verbindungselementen, zu einem geschlossenen Kreislauf verbunden. Dieses früher durch Dampfmaschinen, später durch Elektromotoren angetriebene, über Umlenkrollen geführte Endlosseil wird immer gespannt gehalten...

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