Feuersetzen
Das Feuersetzen ist vermutlich die älteste Technik, die im Bergbau zum Abbau von sehr festem Gestein angewendet wurde. Die Technik wurde in vielen Bergbauregionen vom Altertum und bis Anfang des neunzehnten Jahrhunderts benutzt, um Gestein aufzulockern oder zu sprengen, damit das Mineral anschließend mittels Schlägel und Eisen hereingewonnen werden konnte.[1] Dabei wurde das Gestein mittels Feuer erhitzt und teilweise anschließend mit Flüssigkeit abgekühlt.[2]
Geschichte
Die Anfänge des Feuersetzens reichen bis in die Steinzeit zurück. Spuren im Feuersteinbergwerk Mur-de-Barrez in Frankreich deuten auf Feuersetzen zum Hereingewinnen großer Feuersteinstücke. In der Bibel wird die Methode an einigen Stellen (z. B. Hi 28 , und Jer 23,29 ) genannt.[3] Auch die Römer benutzten diese Methode der Gebirgsbearbeitung (Livius Lib. XXI C. 37.).
Gemäß einer Beschreibung von Diodorus Siculus war das Feuersetzen auch in den Goldbergwerken des alten Ägyptens üblich. Plinius erwähnte in seinen Werken, dass diese Methode von den Römern angewendet wurde. Gemäß Livius benutzte Hannibal diese Methode bei der Überquerung der Alpen. Im späten Mittelalter wurde die Feuersetzung für den Abbau von Blei genutzt, wie es z. B. im Gurgltal im Tiroler Oberland der Fall war. Das Freilichtmuseum Knappenwelt Gurgltal gibt Einblicke in diese Epoche des Bergbaus. Im Mansfelder Schieferbergbau wurde die Methode in den Jahren 1720 bis 1730 zum Hereinbrechen von unterschrämtem Schiefer genutzt.[4] Im Harzer Bergrevier wurde das Feuersetzen beim Abbau des massiven Lagererzes im Rammelsberg bis zum Ende der 1870er Jahre als Gewinnungsverfahren eingesetzt.[5]
Die Methode
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Damit ein Abbauort mittels Feuersetzens bearbeitet werden konnte, wurde vor Ort Schichtholz oder Stoßholz aufgeschichtet und angezündet.[6] Dieser Vorgang musste teilweise mehrmals wiederholt werden. Durch das Erhitzen dehnt sich das Gestein und es entstehen im Gestein thermische Spannungen. Dadurch wird es mürbe und rissig.[5] Teilweise werden die erhitzten Stellen mittels Wasser oder Essig bespritzt, um den Effekt durch starke Abkühlung zu verstärken (Thermoschock).[7] Nach dem Abkühlen können dann die aufgelockerten Steinplatten mittels Keilhaue oder Schlägel und Eisen abgelöst werden.[5] Gesteinsplatten, die sich an der Firste gelockert haben, werden mittels Brechstangen heruntergebrochen.[6] Nachteilig ist der große Verbrauch an Holz, deshalb wurde diese Methode überwiegend in holzreichen Gegenden angewendet.[8] Außerdem lassen sich durch diese Methode keine großen Felsstücke ablösen, sondern nur einzelne Schalen.[4]
Voraussetzungen
Das Feuersetzen ist nicht für jede Art von Gestein und nicht für jede Erzart geeignet. Eine Voraussetzung für den Einsatz dieser Methode ist die Festigkeit des Gesteins, denn bei schon stark zerklüftetem Gestein ist das Feuersetzen nicht erforderlich, da hier das Schlägeln ausreichend ist. Besonders geeignet für die Bearbeitung mittels Feuersetzen ist Gestein mit körniger Textur, das sich gut schält, wie z. B. alle schiefrigen Gesteinsarten. Aber auch Granit und Grauwacke lassen sich damit bearbeiten. Gut geeignete Erzarten für das Feuersetzen sind Zinn und Magneteisenstein. Diese Erze werden durch das Feuersetzen geröstet und lassen sich anschließend besser verhütten, da zusätzliches Rösten (um den Arsenkiesgehalt zu senken) dann nicht mehr nötig ist.[6]
Sehr nasses Gestein lässt sich mittels Feuersetzen schlecht bearbeiten, da das Feuer zunächst den Stein trocknen muss und somit an Wirkung verliert. Erze mit niedrigem Schmelzpunkt waren für das Feuersetzen ebenso ungeeignet wie Lagerstätten, bei denen sich die Erze durch Feuer verflüchtigen. Absolut ungeeignet sind Lagerstätten mit einem hohen Anteil an Quecksilber. Auch arsenikhaltige Silbererze, Bleiglanz und Kupfer- oder Schwefelkies werden durch das Feuersetzen nachteilig beeinflusst.[9]
Brennmaterialien
Als Brennmaterial diente in erster Linie, aufgrund seiner schnellen Hitzeentwicklung, Holz. Damit eine rasch auflodernde Flamme entstand, wurde das Holz in Scheiten zerteilt. In einigen Bergbaurevieren wurde versuchsweise auch Torf als Brennmaterial angewendet. Diese Versuche brachten aber nicht die erhofften Erfolge. Der Grund lag in der ungenügenden Hitzeentwicklung des Torfes. Auf der Grube St. Christoph in Sachsen wurden auch Versuche mit Koks als Brennmaterial durchgeführt. In den französischen Gruben von Challanges wurde als Brennmaterial Steinkohle verwendet.[4] Holz wurde besonders in den Bergbauregionen eingesetzt, in denen das Holz sehr kostengünstig zu erwerben war.[10] So wurde es z. B. im holzreichen Harz bevorzugt angewendet. Dadurch war das Feuersetzen in diesen Regionen um zwei Drittel billiger als Bohren und Schießen.[8] Für das Hereingewinnen von einem Kubiklachter Gestein benötigte man, je nach Festigkeit und Beschaffenheit des Gesteins, bis zu 18 Klafter weiches Holz mit einer Stärke von bis zu 1,75 Ellen.[11]
Feuerungstechniken
Um das Feuersetzen zu optimieren, bediente man sich verschiedenster Techniken. In einigen Gruben wurde getrocknetes Grubenholz, sogenanntes Tenn, zerspalten angezündet. In anderen Gruben wurden aus trockenen Hölzern Späne, die der Bergmann Bart nannte, geschnitten und angezündet. Durch gezielte Manipulation wurde die Flamme auf das feste Gestein gelenkt. Dazu wurde das Holz so geschichtet, dass es rechtwinklig auf dem Stoß steht, auf den das Feuer wirken sollte. Sollten bestimmte Stellen nicht vom Feuer erhitzt werden, wurde das Feuer an diesen Stellen durch Berge abgedeckt. Im Harzer Bergbau wurde als Brennmaterial trockenes harzreiches Holz verwendet, da sich dieses Holz schnell entzündet und lange mit einer kräftigen Flamme brennt. Außerdem wurden Bündel von leichtem Strauch- und Astwerk und harzreiches Stockholz verwendet.
Um einen guten Luftzug zu erhalten, wurden neue Holzscheite entweder auf einen eisernen Rost gelegt, oder es wurde im unteren Teil des Feuers feuchtes Holz abgelegt. Vor Ortstößen (wo der Stollen vorangetrieben werden soll, Ort) wurden kleine Feuer angelegt, die speziell geschichtet wurden.[6] Man verwendete beim Feuersetzen drei verschiedene Arten, um das Feuer auf das Gestein einwirken zu lassen, den Firstenbrand, den Seitenbrand und den Sohlenbrand. Der Firstenbrand ist von allen drei Methoden die Methode, die am einfachsten auszuführen ist und die den besten Erfolg liefert. Aus diesem Grund wurde die Methode am häufigsten verwendet. Der Sohlenbrand ist die Methode, die am seltensten angewendet wurde.[12]
Beim Firstenbrand werden die Holzscheite hohl gelegt, dabei werden die Scheite in sich kreuzenden Lagen so geschichtet, dass ein viereckiger Haufen entsteht. Dieser Haufen wird von den Bergleuten als Schrage oder Schranke bezeichnet. Bei den unteren Lagen werden die Holzscheite mit einem größeren Abstand und bei den oberen Lagen dicht zusammengelegt. Die Schragen müssen bis zur Firste reichen, man kann auch mehrere Schragen mit einem Meter Höhe nebeneinander stapeln. Dadurch ist es möglich, die Firste über eine größere Fläche anzugreifen.[4] Beim Seitenbrand werden zwei Holzscheite rechtwinklig zum Stoß gelegt. Darüber werden kreuzweise bis zu vier Schichten von sich kreuzenden Holzscheiten gestapelt. Zwischen den Scheiten jeder Lage lässt man einen Zwischenraum von 52 bis 104 Millimeter. Oben auf den Holzstapel werden einige Reihen Holzscheite hochkant schräg zum Stoß gestellt. Oftmals wird ein spezieller Ofen, die Prägelkatze, zur Hilfe zu genommen.[12] Die Prägelkatze wird mit der schmalen Seite an den zu bearbeitenden Stoß gestellt und mit Holzscheiten, von 470 bis 628 mm Länge und 39 bis 52 mm Stärke, belegt und angezündet. Der Wetterzug treibt die Flammen gegen den Stoß.[4] Der Sohlenbrand wurde mitunter beim Schachtabteufen verwendet.[12] Für das Feuer werden niedrige Schragen verwendet. Soweit es aufgrund des geringen Wetterzuges möglich ist, werden die Schragen an den Seiten und oben mit Bergen bedeckt.[4]
Feuerungszeiten
Da die Bergleute in den Gruben bedingt durch den Qualm nicht arbeiten konnten, wurde in einigen Bergbauregionen das Feuersetzen nur am Wochenende durchgeführt. Zunächst wurden im Laufe der Woche an den jeweiligen Vortriebsstellen die Hölzer zu Holzschragen aufgeschichtet. Am Samstag wurde damit begonnen, die einzelnen Holzschragen in Brand zu setzen. Dazu wurden zunächst die Feuerungsstellen auf den oberen Sohlen entzündet und anschließend die Feuerungsstellen auf den unteren Sohlen. Diese Reihenfolge war erforderlich, damit die Bergleute nicht im Qualm der unteren Feuer arbeiten mussten. Begonnen wurde Samstags morgens um 4 Uhr und am Samstagsnachmittag brannten alle Feuer.[6] Außer den Feuerwärtern durfte sich während dieser Zeit niemand anderes in der Grube aufhalten.[13]
Durch die Feuereinwirkung entstand, je nach Lagerstätte, teilweise schwefel- und arsenikhaltiger Rauch. Die Feuer waren in der Regel so angelegt und bemessen, dass die Bergleute Montags wieder zur Frühschicht in die Grube einfahren konnten und die Erze losschlagen konnten. Feuer, die am Montagmorgen noch glimmten, wurden von den Feuerwärtern gelöscht. Kam es vor, dass einige Holzstöße nicht genügend gebrannt hatten, wurden diese erneut angezündet und brannten dann bis zum Dienstag. Dadurch verzögerte sich die Einfahrt der Bergleute um einen Tag.[14]
Öfen
In einigen Bergbauregionen wurde ein spezieller Ofen, die sogenannte Prägelkatze, verwendet.[12] Dieser Ofen bestand aus eisernen Stangen und zwei kürzeren und zwei höheren Füßen. Die Füße waren durch vier Eisenstäbe verbunden. Das gesamte Gestell wurde von außen und von oben mit starken Blechplatten belegt.[4] Dadurch entstand ein quadratischer Kasten mit einer Länge von 2,5 Fuß. Vorne war die Prägelkatze 1,5 Fuß breit und einen Fuß hoch, hinten 2,5 Fuß breit und 1,5 Fuß hoch.[15] Durch die Bauweise hatte die Prägelkatze die Form eines abgestumpften, pyramidalen Kastens. Die Prägelkatze hatte die Aufgabe, das geschürte Feuer zusammenzuhalten und die Flammen durch gezielte Luftströmung von vorne auf einen Punkt zu konzentrieren.[4]
Das Feuer wurde mittels Gabeln oder Forken und mit Rennstangen bearbeitet. Dabei diente die zweizackige Gabel dazu, das Feuer aus sicherer Entfernung zu unterhalten. Hierfür war sie mit einem langen Stiel versehen. Außerdem wurden mit der Forke lose Gesteinsplatten heruntergeholt, damit sie nicht auf die Prägelkatze fielen. Die Stoß- und Rennstangen waren einfache lange Stangen mit einer eisernen Spitze oder einem Haken oder Meißel. Die Rennstangen dienten ebenfalls dazu, loses Gestein abzubrechen. Als sogenanntes Hülfsgezäh (Hilfsgezähe) wurden Brechstangen, Kratzen, Keilhauen sowie Schlägel und Eisen verwendet.[6] Voraussetzung für diese Art der gezielten Feuerung war ein Grubengebäude, das ausreichend bewettert wurde.[16]
Eine modifizierte Version eines Ofens für das Feuersetzen wurde in der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts von Hugon entwickelt.[4] Vor dem Brennofen wird ein Ventilator aufgestellt.[2] Der Ofen ist auf Rollen gesetzt und kann auf Schienen hin und her bewegt werden. Durch eine Tür wird dem Ofen das Brennmaterial zugefügt. Der Ofen wird mit trockenen Holzspänen angefeuert und anschließend mit Steinkohle oder Koks weiter befeuert. Das Feuer wird durch eine Öffnung im vorderen Bereich durch den Ventilator mit Verbrennungsluft versorgt.[4] Dieser Ofen wurde in Frankreich beim Streckenvortrieb eingesetzt.[2] Das Feuer wird durch eine Öffnung, die sich an der Rückseite des Ofens befindet, gezielt wie bei einer großen Lötrohrspitze auf den Stoß gelenkt.[4]
Sicherheitsprobleme und negative Auswirkungen
Sicherheitsprobleme ergeben sich in erster Linie durch die starken Rauchfreisetzung des Feuers. Insbesondere in Bergwerken, in denen nur minimaler Wetterzug herrscht, macht sich der zusätzliche Sauerstoffverbrauch bemerkbar. Zusätzlich werden Gase freigesetzt, insbesondere Kohlenmonoxid und Kohlendioxid, die die Atemluft noch weiter verschlechtern.[17] Je nach Beschaffenheit des Holzes kommt es zu starker Rauchentwicklung im gesamten Grubengebäude. Bis sich der Rauch verzogen hatte, mussten die Bergleute mit dem Einfahren warten. Daher durfte bei benachbarten Gruben nur in Absprache mit dem benachbarten Grubenbesitzer und mit Genehmigung des Bergmeisters Feuer gesetzt werden.[18]
Ein großes Problem war daher allgemein die Abwetterung des beim Feuersetzen entstehenden Rauches.[19] Ein weiteres Problem bei dieser Methode war die große Sauerstoffzehrung durch die angelegten Feuer, aus diesem Grund wurde die Methode oftmals nur in größeren Grubenbauen angewendet.[2] Durch das Feuersetzen entstand örtlich begrenzt eine große Wärmeentwicklung.[20] Durch diese große Hitze, die auch nach dem Abbrennen noch nachwirkte, kam es zu Beeinträchtigungen der dort arbeitenden Bergleute. Gefährlich war auch das unberechenbare Abbrechen von losgelösten Gesteinplatten. Diese Platten stürzten plötzlich herein und konnten die dort arbeitenden Bergleute verletzen.[4]
Einzelnachweise
- Johann Karl Gottfried Jacobson: Technologisches Wörterbuch, alphabetische Erklärung aller nützlichen mechanischen Künste, Manufakturen, Fabriken und Handwerker. Friedrich Nicolai, Berlin und Stettin 1781.
- Georg Haupt: Die Stollenanlagen. Leitfaden für Bergleute und Tunnelbauer, Verlag von Julius Springer, Berlin 1884.
- F.M. Feldhaus: Die Technik der Vorzeit, der geschichtlichen Zeit und der Naturvölker. Verlag von Wilhelm Engelmann, Leipzig und Berlin 1914.
- Albert Serlo: Leitfaden der Bergbaukunde. Erster Band, dritte verbesserte und bis auf die neueste Zeit ergänzte Auflage, Verlag von Julius Springer, Berlin 1878.
- Wilfried Ließmann: Historischer Bergbau im Harz. 3. Auflage, Springer Verlag, Berlin und Heidelberg 2010, ISBN 978-3-540-31327-4.
- Wilhelm Leo: Lehrbuch der Bergbaukunde. Druck und Verlag von G Basse, Quedlinburg 1861.
- Peter Rosumek: Zur antiken Hüttentechnik (zuletzt abgerufen am 8. Juni 2012; PDF; 1,6 MB).
- Carl Friedrich Richter: Neuestes Berg- und Hütten-Lexikon. Erster Band, Kleefeldsche Buchhandlung, Leipzig 1805.
- Swen Rinmann: Allgemeines Bergwerkslexikon. Zweyter Theil, Fr. Chr. W. Vogel, Leipzig 1808.
- Emil Stöhr, Emil Treptow: Grundzüge der Bergbaukunde einschließlich der Aufbereitung. Verlagsbuchhandlung Spielhagen & Schurich, Wien 1892
- Carl Hartmann: Vademecum für den praktischen Berg- und Hüttenmann. Zweite vermehrte Auflage, Verlag von Richard Neumeister, Leipzig 1859.
- Gustav Köhler: Lehrbuch der Bergbaukunde. Zweite verbesserte Auflage, Verlag von Wilhelm Engelmann, Leipzig 1887.
- Heinrich Veith: Deutsches Bergwörterbuch mit Belegen. Verlag von Wilhelm Gottlieb Korn, Breslau 1871.
- Beschreibung des Bergbaues am Rammelsberge bei Goslar. (zuletzt abgerufen am 8. Juni 2012)
- Albert Serlo: Leitfaden der Bergbaukunde. Erster Band, Verlag von Julius Springer, Berlin 1869.
- Carl von Scheuchenstuel: IDIOTICON der österreichischen Berg- und Hüttensprache. k. k. Hofbuchhändler Wilhelm Braumüller, Wien 1856.
- Friedrich Alexander von Humboldt: Ueber die unterirdischen Gasarten und die Mittel ihren Nachteil zu vermindern. Friedrich Vieweg, Braunschweig 1799.
- Georg Agricola: Zwölf Bücher vom Berg- und Hüttenwesen. Fünftes Buch, In Kommission VDI-Verlag GmbH, Berlin.
- Kurze Darstellung des Bergbaues im Rammelsberge und der Hüttenprozesse am Communion-Unterharze (zuletzt abgerufen am 8. Juni 2012)
- Friedrich Alexander von Humboldt: Ueber die unterirdischen Gasarten und die Mittel ihren Nachtheil zu vermindern. Bey Friedrich Vieweg, Braunschweig 1799.
Weblinks
- Christian Wolkersdorfer: Berichte über das Feuersetzen. Grubenarchäologische Gesellschaft, abgerufen am 25. Mai 2012.
- Michael Klaunzer, Gert Goldenberg, Simon Hye, Gerhard Tomedi: Untersuchung des spätbronzezeitlichen bis früheisenzeitlichen Kupfererzbergbaus im Maukental (Grube Mauk E). (PDF; 2,9 MB) In: Jahresbericht des Zentrums für Alte Kulturen 2009. S. 22–24, abgerufen am 25. Mai 2012.
- Ronald Symmangk: Einige Bemerkungen zum Feuersetzen und seiner Anwendung im Erzgebirge. (PDF; 4,1 MB) In: Der Bergknappe 104. 2004, S. 40–43, abgerufen am 25. Mai 2012.
- Lander: Aufwältigung und Instandsetzung des »Franzschachtes« und des »Neuen Hirtenstollens« in der Binge Geyer. (Pdf, 2,37 MB) Schachtbau Nordhausen, August 2012, abgerufen am 16. Februar 2015.