VII. Ueber Steinbruchsbau und Gesteinsgewinnung; von William Sim, Verwalter der Granitbrüche in der Nähe von Inverary. Im Auszug aus dem Civil Engineer and Architect's Journal, Octbr. 1855, S. 358. Sim, über Steinbruchsbau und Gesteinsgewinnung. Der Steinbruchsbau und die Gesteinsgewinnung sind als Urgewerbe zu betrachten, welche mit dem Ingenieur- und Bauwesen eng verbunden sind. Es kann nicht meine Absicht seyn, hier eine Geschichte der Kunst des Steinbrechens zu geben, ich muß jedoch bemerken, daß das Verfahren bei der Gewinnung großer Gesteinsmassen seit der Einführung des Schießpulvers beim Bergbau bis jetzt fast ganz dasselbe geblieben ist. Das gewöhnliche Verfahren beim Gesteinssprengen, begreift drei verschiedene Arbeiten, – nämlich das Abbohren des Loches, das Besetzen desselben mit Pulver, und das Wegthun des Schusses; diese Arbeiten sind im Allgemeinen langwierig, unsicher und ungewiß. Es war daher zu erwarten, daß in unserem Zeitalter des Fortschrittes auch bei der Gesteinsgewinnung Verbesserungen gemacht werden. Der erste derartige Versuch wurde schon vor mehreren Jahren, bei Ausführung der südöstlichen Eisenbahn, an den Kreidefelsen bei Dover gemacht, indem man eine Sprengung unternahm, zu welcher 18,500 Pfd. Grubenpulver verwendet wurden und wobei man die besetzten Bohrlöcher durch elektrische Mittheilung entzündete oder wegthat; dieß geschah mit vollständigem Erfolg.Man s. den Bericht im polytechn. Journal Bd. LXXXVII S. 462. Weitere Unternehmungen dieser Art kamen erst beim Bau des sogenannten Breakwater (Wellenbrechers) zu Holyhead vor, den die englische Regierung ausführen läßt. Die Unternehmer fanden, daß bei dem gewöhnlichen Sprengverfahren es nicht möglich sey, das ungeheure Quantum von 4 bis 5000 Tonnen Steinen, welche täglich zu dem Bau erforderlich sind, zu gewinnen, weßhalb sie ihre Zuflucht zu dem, beim Sprengen der Doverklippe angewendeten Verfahren nahmen und den erwünschten Erfolg hatten. Die Unternehmer verbrauchen jetzt jährlich nicht weniger als 300 Tonnen oder 6000 Ctr. Sprengpulver. – Die erste Einführung des Verfahrens in Schottland erfolgte bei den Granitbrüchen auf den Besitzungen des Herzogs von Argyle, deren Leitung mir obliegt. Diese Steinbrüche liegen bei dem kleinen Dorfe Fumace, an den Ufern des Lochfyne, ungefähr 8 engl. (1 3/4 deutsche) Meilen südwestlich von Inverary. Sie werden hauptsächlich zu dem Zwecke betrieben, die Stadt Glasgow mit Straßenpflastersteinen zu versehen. Das Material ist sehr hart, denn die Bohrer sind nach 2 1/2 Zoll Abbohren so verschlagen, daß sie neu geschärft werden müssen, während man in gewöhnlichem Granit 12 bis 15 Zoll tief damit bohren kann. Die mit dem Bohren und Schießen, so wie überhaupt mit der Gewinnung so harten Gesteins – von welchem man großer Mengen bedarf – verbundenen bedeutenden Kosten, so wie die Langsamkeit der Gewinnung und die eckigen und scharfkantigen Blöcke, in welchen das Gestein bei dem gewöhnlichen Verfahren gewonnen wird, veranlagen mich zur Annahme des bei Dover angewendeten Verfahrens. Der erste Versuch eines Sprengens in großem Maaßstabe wurde im Monat September 1852 gemacht und die dabei erlangten guten Resultate gaben die Veranlassung bei diesem System zu bleiben. Bis neuerlich habe ich zehn solcher Sprengungen, unter sehr verschiedenartigen örtlichen Verhältnissen, und mit Pulverladungen von 1500 bis 6000 Pfund ausgeführt. Die Erfahrung zeigte mir, daß das zu Dover angewendete Verfahren zu weitläufig sey, weßhalb ich es zu vereinfachen gesucht habe, und da dieses verbesserte Sprengen Interesse für den Steinbruchsbau haben dürfte, so gebe ich hier eine Beschreibung davon. Es soll der Gegenstand unter sechs Abschnitten besprochen werden. 1) Die Lage der Sprengung in einem Steinbruche. – Man muß in dieser Beziehung einen Theil des Steinbruchs wählen, welcher nach seiner ganzen Länge, Höhe und Mächtigkeit die möglich größte Gleichförmigkeit der zu gewinnenden Masse zeigt. Der gute Erfolg dieser Sprengungen hängt hauptsächlich von den natürlichen Spaltungen oder Klüften des Gesteins ab, indem dadurch nicht nur die Gewinnung sehr erleichtert wird, sondern auch die gewonnenen Massen sehr große ebene Flächen erhalten. Bei der Bestimmung der Ebene der abzusprengenden Gesteinswand muß man mit der größten Vorsicht zu Werke gehen und dahin sehen, daß die Bohrlöcher oder vielmehr Sprengminen die richtige Lage erhalten. Als allgemeine Regel muß angenommen werden, daß 40 Fuß die geringste und 80 Fuß die größte Höhe der abzusprengenden Masse sind. Die Stellung der Minen bestimmt die Mächtigkeit oder Dicke der Masse und diese muß ein Drittel weniger betragen als die Höhe. Wenn nun diese Höhe der Felsmasse das Maximum von 80 Fuß übersteigt, so muß sie durch eine Reihe von Streckenörtern getheilt werden, von denen jedes 60 bis 70 Fuß über der Ebene der Bohrlöcher liegt. Auf diese Weise kann man jeden Berg, sey seine Höhe welche sie wolle, gewinnen. Aus dem Gesagten geht hervor, daß die Erfordernisse für einen zweckmäßigen Ansatz der Minen, festes Gestein mit gut gelegenen Klüften und eine mäßige Höhe der Massen über der Ebene der Minen sind. 2) Nachdem nun die guten Ansetzpunkte der Bohrlöcher oder Minen bestimmt sind, muß auch ihre zweckmäßige Richtung berücksichtigt werden. Diese kann von den obern Stößen des Steinbruchs senkrecht bis zu irgend einer Tiefe niedergehen und in Schächten stehen, deren Ort an einem gewissen Punkt mit horizontal getriebenen Stollenörtern in Verbindung steht; oder die Schächte bleiben gänzlich weg, und es werden nur Stollen in gerader Linie von der Fronte des Steinbruchs aus getrieben, welche, nachdem sie die zweckmäßige Länge erreicht haben, rechts oder links oder nach beiden Richtungen zugleich, rechtwinkelig ablenken. Bei der ersten großen Sprengung im September 1852 bestanden die Minen oder Sprenglöcher aus einem 60 Fuß tiefen senkrechten Schacht, der 20 Fuß von der Sohle des Steinbruchs entfernt war; links und rechts gingen von dem Schachtort zwei horizontale Oerter ab, von denen jedes 15 Fuß lang war. Das Ganze dieser Minen erhielt daher die Form eines umgekehrt stehenden T. An den Ortsstößen dieser Strecken wurden die Kammern zur Aufnahme des Sprengpulvers vorgerichtet; sie waren 50 Fuß von der Steinbruchsfront und 10 Fuß von einer Kluft entfernt. Ich habe auch einen andern Plan verfolgt, indem ich die Schächte ganz wegließ und nur Oerter anwendete. Ein solches Ort wurde an dem Ende eines Theiles der zu gewinnenden Felsmasse angesetzt und zwar auf der Sohle des Steinbruchs; es wurde in gerader Linie und parallel mit der Front des Stoßes getrieben und erhielt eine Länge von 40 Fuß, dann wurde rechtwinkelig auf dieser Strecke eine andere 12 Fuß lang getrieben und an dem Ortsstoß die Pulverkammern vorgerichtet. Dieselbe war nun 40 Fuß vom Ende der Felswand und 40 Fuß von deren Front entfernt, und hatte 60 Fuß Höhe über sich. Dieß ist die zweckmäßigste Form der Sprengminen, die nur den Nachtheil hat, daß sie Ueberladungen von Pulver nicht so gut Widerstand leistet, wie mehrere andere Formen. Eine andere Form der Minen ist die zickzackartige. Dieselben sind zwar schwieriger vorzurichten aber sicherer. Die Wichtigkeit einer genauen Kenntniß der Lage der Klüfte oder Schluchten des Gesteins wurde schon oben erwähnt. Es wird dadurch das Ansetzen der Mundlöcher von den Oertern auf der Steinbruchssohle sehr erleichtert. Man treibt das Ort von einer solchen Hauptkluft ab nach dem Innern der Felsmasse zu, und wendet sich dann rechtwinklig zu der nächsten Kluft; jedoch ist es unnöthig, sich derselben mehr zu nähern, als zur Ausgleichung des Widerstandes erforderlich ist. Das Pulver wird sich Bahn bis zu der Kluft brechen, jedoch nicht durch dieselbe, mag die Kammer derselben auch noch so nahe liegen. Die Weite der Minen, d.h. der Strecken und Schächte braucht bloß der Art zu seyn, daß ein Mann darin arbeiten kann; sie haben daher gewöhnlich 3 1/2 Fuß im Quadrat. Da nun immer nur ein Bergmann vor Ort arbeiten kann, so muß der Betrieb Tag und Nacht geführt werden, d.h. es müssen sich in 24 Stunden drei Häuer in achtstündigen Schichten ablösen. Dieselben erhalten für den laufenden Fuß zwanzig Shilling (6 2/3 Rthlr.), halten sich Geleucht, Pulver und Zünder etc. selbst, werden aber mit Gezähen von Seite des Steinbruchsbesitzers versehen. Jeder Häuer schreitet wöchentlich höchstens 3 Fuß, im Durchschnitt aber nur 2 Fuß vorwärts. Die Abnutzung der Gesteinsbohrer ist außerordentlich; bei einem 90 Fuß langen Betriebe mußten 3068 Bohrer geschärft werden. 3) Nachdem die Mine vollendet ist, muß zunächst die Menge des Sprengpulvers bestimmt werden. Bei den Doverklippen und einige Zeit auch zu Holyhead, nahm man die Pfunde Pulver gleich 1/30 von der Kubikzahl der Linie des geringsten Widerstandes. Jedoch ist es besser, die Masse des abzusprengenden Gesteins in Kubikfußen und dessen Gewicht in Tonnen annähernd zu bestimmen und als stärkste Ladung 1 Pfund Pulver auf jede 3 Tonnen Gestein zu rechnen. Die Details meiner Berechnung bei der Sprengung Nr. 8, welche zickzackförmige Minen hatte, sind folgende: die zu sprengende Masse war 33 Fuß lang mit der Strecke versehen, sie war 50 Fuß mächtig und 70 Fuß hoch. Man nahm an, daß die Sprengkraft des Pulvers noch auf anderweitige 17 Fuß wirken würde. Die Masse wurde daher zu 50 × 50 × 70 Fuß = 6500 Kubikyards angenommen, wovon aber 500 Kubikyards wegen Unebenheiten am obern Theile der Felsmasse abgehen und noch 6000 Kubikyards oder 12000 Tonnen (à 20 Ctr.) bleiben. Um nun diese mit dem gewöhnlichen Verhältniß von 1 Pfund Pulver auf jede 3 Tonnen Gestein abzusprengen, wären 40 Fässer oder 4000 Pfd. Pulver erforderlich gewesen; wegen der regelmäßigen Lagerungsverhältnisse des Gesteins erachtete ich es aber für zweckmäßig, dieses Verhältniß auf die Hälfte, d.h. auf 20 Fässer oder 2000 Pfd. zu vermindern. Mit dieser verminderten Ladung war der Erfolg ein sehr guter. Die Menge des Pulvers betrug ungefähr 10 Loth per Kubikyard oder 5 Loth per Tonne des Gesteins. Diese Ladung muß als ein Minimum angenommen werden. Jede Sprengung ist von günstigen und ungünstigen Umständen begleitet, kaum zwei sind sich gleich; allein man kann die obigen Angaben als Gränzen nach beiden Seiten hin mit Sicherheit annehmen. 4) Nachdem die Menge des erforderlichen Schießpulvers bestimmt worden ist, besteht die nächste Arbeit in der Bildung der Pulverkammern in den Minen; um die Größe derselben zu berechnen, nimmt man an daß der Kubikfuß Pulver 62 Pfd. wiegt. Die Kammern bestehen aus Brettern und aus Filz, so wie man ihn zum Dachdecken anwendet. Die Zusammenstellung dieser Materialien erfolgt in der Mine selbst. Damit keine Feuchtigkeit zu dem Pulver dringen kann, wird der Boden der Kammer einige Zoll über die Sohle der Minen gelegt und unter den Brettern werden auf der Sohle, an beiden Seitenstößen und in der Förste Filzplatten angebracht. Diese letztere ist gewölbt, daher man den Filz auf leichte hölzerne Bogen legt. 5) Die nächste und wichtigste Arbeit von allen ist das Füllen der Kammern mit Pulver. Da die Bergleute anerkannt sehr sorglos bei den Arbeiten dieser Art sind und sich nicht gegen Unfälle sichern, so darf sie nur unter Leitung und Aufsicht eines sehr kundigen und vorsichtigen Mannes ausgeführt werden. So sah ich einmal, daß ein Bergmann die Pulverladung einer Kammer bei dem Lichte einer gewöhnlichen Laterne mit vielen Oeffnungen ausführte. Ein anderer entleerte in einer Minenkammer drei Pulverfässer mit einer gewöhnlichen eisernen, verzinnten Kelle und strich gelegentlich mit derselben den harten Granit entlang; der Mann wußte nicht, daß verzinntes Eisen unter solchen Umständen Feuer schlagen kann. Die erforderlichen Sicherheitsmaßregeln bestehen zuvörderst darin, die Mine rein auszufegen und dann die Sohle, so wie auch einen Platz vor dem Mundloch, mit leeren Säcken zu bedecken. Die Fässer, von denen jedes 100 Pfd. Pulver enthält, werden alsdann auf die Decke gesetzt, mit hölzernen Hämmern geöffnet und in kleinere Fässer entleert, von denen jedes etwa 25 Pfd. enthält. Letztere werden von Männern, welche in der Minenstrecke so neben einander sitzen, daß einer dem andern ein Fäßchen zureichen kann, bis zur Minenkammer geschafft. Diese Männer müssen ihre mit Nägeln versehene Fußbekleidung ausgezogen haben und dürfen keine feuerfangenden Substanzen, wie Zündschwamm, Schwefelmännchen etc. in den Taschen bei sich führen. Hat man Minen, die mit senkrechten Schächten versehen sind, zu laden, so werden die Pulverfässer in kleine Säcke entleert und diese mit Seilen herabgelassen und unten aufgefangen. 6) Nachdem die Ladung der Pulverkammer vollendet ist, besteht die nächste Arbeit darin, die Enden des Sicherheitszünders und die Patrone der elektrischen Drähte in die Mitte der Pulvermasse einzuführen. Unmittelbar darnach wird ein dicker Damm von frischem Rasentorf so aufgebaut, daß er alle Verbindung zwischen der Mine und der Pulverkammer abschneidet. Nachdem dieß geschah, ist der gefährlichste Theil der Arbeit vollendet. Man schreitet dann zur Besetzung der Mine. Zu Holyhead wurde gar kein Mauerwerk, weder von römischem Cement noch von gewöhnlichem Mörtel, zu diesem Zweck angewendet, sondern bloß das kleinere Gerölle aus dem Steinbruch im Gemenge mit Thon fest eingestampft. Ich selbst pflege, namentlich auf den ersten zehn Fuß von der Pulverkammer ab, Mauerwerk mit römischem Cement und Bruchsteinen anzuwenden, worauf ich das Ort mit Geröllen und Sand ausfüllen lasse. Der Zünder liegt in einer Rinne von Holz, welche man durch die gemauerte und übrige Besetzung führt. Wenn der elektrische Funke zur Zündung der Pulverladung angewendet wird, so muß man mit den elektrischen Drähten eine oder mehrere Sicherheitsschnüre in die Rinne einlegen, welche gewissermaßen als eine Reserve dienen, wenn die Batterie oder ihre Leitdrähte einen Unfall erleiden. Die Anwendung von Elektricität ist bloß dann erforderlich, wenn mehr als eine Pulverkammer entzündet werden soll; und da die Wirkung des Sprengens größtentheils von der resp. Lage der Mine zu den Gesteinsklüften abhängt, letztere aber meistens nicht weit von einander entfernt sind, so erweist sich eine Pulverkammer ökonomischer und verhältnißmäßig wirksamer, als mehrere. Muß nur eine Pulverkammer gezündet werden, so wird der Proceß dadurch sehr vereinfacht, daß man der elektrischen Zündung nicht bedarf. Ein Gutta-percha-Sicherheitszünder ist vollkommen hinreichend, da er zugleich sicher, wohlfeil und wirksam ist; er ist fest und biegsam, leistet der Feuchtigkeit großen Widerstand und hat sich sowohl beim Steinbruchs- als Bergbau als ein sehr schätzbares Zündmittel erwiesen. Vor Einführung dieser, von dem Engländer Bickford erfundenen Sicherheitsschnüre ging jährlich manches Menschenleben durch die unvollkommenen Verfahrungsarten beim Wegthun der Sprengschüsse verloren, welches mit den sogenannten Schießröhrchen bewirkt wurde, aber die Benutzung der so gefährlichen Räumnadeln voraussetzte. Einen Beweis ihrer Tüchtigkeit und Zweckmäßigkeit, besonders da wo es in Steinbrüchen und Grubenbauen sehr feucht ist, liefert das Eintauchen eines kleinen Stückes in Wasser, so daß beide Enden aus demselben herausstehen; zündet man nun das eine Ende an, so brennt das Stück unter dem Wasser bis zu dem andern Ende fort. Eine solche Schnur brennt sehr gleichförmig fort und zwar durchschnittlich mit einer Geschwindigkeit von zwei Fuß in der Minute, so daß zum Abbrennen der Schnur einer bedeutenden Sprengung ungefähr 30 Minuten erforderlich sind und die Explosion erst nach Verlauf dieser Zeit erfolgt. Die Wirkung, welche die Explosion einer gut vorgerichteten Sprengung hervorbringt, läßt sich wie folgt charakterisiren: Man hört keinen scharfen lauten Knall, wie bei den gewöhnlichen Sprengschüssen, sondern nur ein schwaches rasselndes oder krachendes Geräusch, wie fernen Donner. Die Steine werden nicht weit umhergeschleudert und höchstens auf die dreifache Höhe der Steinbruchsform geworfen, auch findet keine Erschütterung der Luft statt. Bei der ersten großen Sprengung zu Furnace im September 1852, wobei 6720 Pfd. Pulver explodirten und 32,000 Tonnen Gestein gehoben und zerrissen wurden, zersprang nicht eine Fensterscheibe von den fast gänzlich in dem Steinbruch liegenden Wohnungen. Bei einigen andern Sprengungen erlangte man minder günstige Resultate, und es wurden dabei mehrere Wohnhäuser in den See geschleudert; dieß rührte aber durchaus nicht von irgend einer Mangelhaftigkeit dieses Sprengsystems, sondern daher, daß die Versuche an Punkten angestellt wurden, welche keine andere Wahl gestatteten. Ich will schließlich einige Bemerkungen über den Kostenpunkt und die Anwendung dieser Sprengmethode auf verschiedene Arten von Gesteinen mittheilen. Es wurde schon oben bemerkt, daß der Orts- oder Streckenbetrieb 20 Shill. auf den laufenden Fuß kostet; dazu kommen 2 1/2 Shill. auf Gezähnereparaturen, 1 1/2 Shill. auf Laden der Pulverkammern und Besetzen der Minen, daher im Ganzen der laufende Fuß 24 Shill. oder 8 Rthlr. kostet. Der jetzige Preis des Fasses Pulver von 100 Pfund beträgt 57 Shill. (d.h. das engl. Pfd. 5 Ngr. 7 Pf.). Die durchschnittlichen Gewinnungskosten der Gesteine betragen daher auf 1 Kubikyard (= 9 Kubikfuß) 8 Pence (6 2/3 Sgr.) oder die Tonne 4 Pence (3 1/3 Sgr.). Das hier beschriebene Verfahren ist bei Gesteinen, welche nur in schmalen Massen vorkommen, durchaus nicht anwendbar, weil man alsdann soviel nicht zu benutzendes Nebengestein (sogenanntes Gebirge) mit gewinnen müßte, daß dessen Wegförderung mehr kosten würde, als der durch das verbesserte Verfahren erlangte Gewinn. Dagegen ist es beim Gewinnen mächtiger Felsmassen massiger Gesteine, in großen Brüchen, wie Granit, Porphyr, Sienit, Basalt, Kalkstein, Marmor, Quadersandstein etc., sehr vortheilhaft und empfehlenswerth, so z.B. in den Brüchen zu Furnace und Bonaw, die zur Lieferung von 5000 Tonnen Pflastersteinen jährlich 50,000 bis 100,000 Tonnen herein gewinnen müssen. Auch werden bei diesem System die Gesteine nicht in zu kleine Stücke zersprengt, wie dieß bei dem gewöhnlichen Verfahren der Fall ist, weil die Explosion nicht so heftig ist. Die Erfahrung hat hinlänglich bewiesen, daß man bei Anwendung des beschriebenen Verfahrens ein Mittel in der Hand hat, um die anzuwendende Kraft nach den Umständen mehr oder weniger zu reguliren. Das Pulver hat jetzt einen so hohen und noch immer steigenden Preis, daß es das kostbarste explodirende Agens ist; da aber das hier beschriebene Sprengverfahren auch die Benutzung anderer explodirender Verbindungen gestattet, indem hierbei das Volum derselben nicht in Betracht kommt, so öffnet sich hier ein neues Feld wissenschaftlicher Untersuchungen, um eine explodirende Kraft zu entdecken, welche wohlfeiler als das Schießpulver ist.