книги / Technologie des Kali - und Steinsalzbergbaus

die jüngeren Kalilager, die Flöze Bonnenburg und Riedel, abgebaut. Sie sind in festes Steinsalz eingebettet und erreichen einen K 20-Gehalt bis zu 30% . Entscheidend für die Beurteilung dieses Lagerstätifcenbezirkes ist aber die Tatsache, daß es sich nicht um eine flachwellige oder halbsteile Ablagerung handelt, sondern um die Ausbildung sogenannter Salzstöcke (Bild 2/7), die durch umfangreiche tektonische Faltungen entstanden sind. Die Kalilager sind bergmännisch schwer aufzuschließen. Der Um­ fang der Ausund Vorrichtungsarbeiten solcher Gruben übersteigt die normalen Ver­ hältnisse erheblich.

2.4.5.Lagerstätten im Norden der DDR

In Mecklenburg waren vor dem ersten Weltkrieg mehrere Kaliwerke in Betrieb, die bevorzugt Carnallite abbauten. Infolge der schwierigen geologischen Ablagerung und Fehlern in der Abbauführung sind diese Kaliwerke ersoffen.

Die Kalisalze im Norden der Deutschen Demokratischen Republik kommen nur in geologisch verwickelten Salzstöcken vor. Außerdem sind sie in große Teufen abge­ drängt worden, die an einigen Stellen über 3000 m betragen, so daß beim gegenwärtigen Stand der Technik der Abbau noch nicht möglich ist. Andererseits ist die geringe Ent­ fernung zur Ostsee günstig im Hinblick auf die Transportfragen und das Abstoßen von Endlaugen aus den Kalifabriken.

Seit 1962 sind auf der Scholle von Calvörde im Kreise Wolmirstedt nördlich Magde­ burg umfangreiche Erkundungsbohrungen angesetzt worden. Die ersten Ergebnisse haben das Flöz Ronneburg in qualitativ guter Zusammensetzung angetroffen. Es ist ein sylvinitisches Kalisalz abgelagert, das sehr gute Möglichkeiten für den Bau neuer Kaliwerke im dortigen Raum eröffnet.

2.4.6.Wcrra-Fulda-Revicr

Zwischen Bad Salzungen und Bad Hersfeld liegt das wirtschaftlich bedeutendste Vor­ kommen des oberen Zechsteins, das Kalirevier an Werra und Fulda. Es handelt sich hier um die älteste Bildung von Kalilagern im Zechstein. Entgegen der erläuterten primären Bildung von Salzlagerstätten hat hier eine Störung des Ausscheidungszy­ klus stattgefunden. Die Folge war die Bildung von zwei geringmächtigen Kalilagern, den Flözen Hessen und Thüringen, die in mächtige Steinsalzpakete eingebettet sind. Schichtenfolge:

Die günstige Einbettung der Kaliflöze in mächtige Steinsalzlager hat im Werragebiet zu einer Befreiung von der sonst allgemein vorgeschriebenen Versatzpflicht geführt. Dadurch war es möglich, die Kaliwerke im Werragebiet trotz der geringen Mächtig­

Die Kaliund Steinsalzlagerstätten sind Sedimentgesteine marinen Ursprungs. Sie sind primär im oberen Zechstein vor rund 220 Mill. Jahren entstanden. Die verschiedenen Salze sind in einer bestimmten Reihenfolge ausgeschieden worden. Spätere Einflüsse ( Teufenlage, Druck, Vulkanismus, Wasser) haben die Lagerstätten verändert. Sie sind heule oft stark tektonisch gestört. Die Kalilagerstätten beider deutscher Staaten haben auch für die Steinsalzgewinnung Bedeutung. Für den heutigen bergmännischen Betrieb und für die Perspektive der Kaliindustrie in der Deutschen Demokratischen Republik sind in der Hauptsache das Gebiet um Staßfurt - Bernburg, das Südharzgebiet und der Lager­ stättenbezirk an der Werra von Bedeutung. Die einzelnen Schichtenfolgen im Salzgebirge der Kaliwerke dieser Reviere müssen dem Bergmann bekannt sein, weil sich aus der Zusammensetzung und dem Verhalten der einzelnen Schichten wichtige Rückschlüsse auf den bergmännischen Abbau ergeben. Besonders die unmittelbar unter und über dem Kalilager vorhandenen Gesteine, wie Steinsalz oder Salzton, beeinflussen die Abbautätig­ keit stark.

2.5.Kaliund Steinsalzbcrgbau anderer Länder

Abgesehen von den beiden deutschen Staaten spielt auch in mehreren anderen Län­ dern die Produktion hochwertiger Kalisalze eine wesentliche Rolle für die eigene Land­ wirtschaft, die Industrie und den Export.

Es ist schwierig, diese Länder entsprechend ihren Anteilen an der Kaliweltproduktion der letzten Jahre in der richtigen Reihenfolge aufzuführen. Deshalb soll hier in erster Linie auf die jeweiligen geologischen Bedingungen und Besonderheiten kurz einge­ gangen werden.

2.5.1.Sowjetunion

Der Hauptteil der Kaliproduktion der Sowjetunion kommt z. Z. noch aus dem west­ lichen Uralvorland, das durch die bekannten Schachtanlagen bei Solikamsk und Beresniki an der Kama erschlossen worden ist. Geologisch gehört das Vorkommen eben, falls zum Perm. Unter einer hangenden Steinsalzdecke von 70 m Mächtigkeit sind Carnallite bis zu 100 m Stärke abgelagert, unter denen hochprozentige bauwürdige Sylvinite folgen. Das Liegende besteht aus Steinsalz, das mehrere hundert m Mächtig­ keit erreicht. Zur Zeit werden die wertvollen Sylvinite, die flach abgelagert sind, be­ vorzugt abgebaut.

Geologisch ungünstiger sind die in der Ukraine gelegenen Kalisalzvorkommen bei Stebnik und Kalusz am Karpatenrand ausgebildet. Sie gehören geologisch dem Miozän, also einer Stufe des Jungtertiärs, an und gliedern sich in mehrere meist sylvinitische Lager, deren K aO-Gehalt schwankt. Uber die in großem Umfange be­ gonnenen Arbeiten der Ausrichtung und geologischen Erkundung liegen abschlie­ ßende Urteile noch nicht vor.

In der Belorussischen SSR südlich Minsk sind seit mehreren Jahren intensive Er­ kundungsarbeiten im Gange. Sie haben vier hochprozentige Sylvinitlager des De­ von zwischen 350 und 700 m Teufe angetroffen. Drei Kombinate sind geplant, von denen das erste Anfang 1964 den Probebetrieb aufgenommen hat.

2.5.2.USA

Im Süden der USA sind im Staate Neu-Mexiko wertvolle Kalisalze erschlossen worden, die dem Zechstein angehören. Mächtige und sich weit ausdehnende Steinsalz­ vorkommen sind ebenfalls vorhanden.

Die Kalisalze sind flach gelagert und wurden in der bergbaulich günstigen Teufe von nur 250 bis 500 m angetroffen. Die bis 4 m mächtigen Sylvinitflöze erreichen bei einem K 20-Durchschnittsgehalt um 20% eine fast doppelt so hohe Qualität wie unsere Kalisalze.

2.5.3.Frankreich

In der Oberrheinischen Tiefebene sind im Gebiet um Mühlhausen/Elsaß wertvolle tertiäre Kalisalze um die Jahrhundertwende erschlossen worden, die sich vom Schwarz­ wald bis zum Vogesenrand ausdehnen. Auch diese Salze zeichnen sich durch einen hohen K 20-Gehalt (um 18% ) aus.

Für den Bergmann, besonders aber für den Kalichemiker, sind die in beiden Lagern vorhandenen zahlreichen starken Tonlagen schwierig auszuhalten. Die Grubenbaue erreichen Teufen über 1000 m.

In den letzten 15 Jahren ist in den elsässischen Gruben mit Erfolg versucht worden, durch eine starke Mechanisierung unter Tage eine Leistungssteigerung zu erreichen. Moderne Abbauund Fördergeräte haben zu hohen spezifischen Kennziffern geführt, wozu allerdings ein erheblicher Aufwand an Investitionsmitteln nötig war.

Die im Gebiet von Dax nördlich der Pyrenäen abgelagerten Carnallite haben bisher keine wirtschaftliche Bedeutung erlangt.

2.5.4.Spanien

Die spanischen Kalisalze sind im Ebrobogen westlich Barcelona erschlossen worden. Sie gehören geologisch zum Alttertiär und sind in mächtige Steinsalzablagerungen eingebettet. Neben Carnalliten sind wertvolle Sylvinite abgelagert, deren K 20-Gehalt über 20 % liegt. Kieserit fehlt. Die Salze sind in den Randgebieten teilweise auch in bergmännisch schwierig zu lösenden aufgepreßten Salzstöcken vorhanden.

!

2.5.5.Kanada

Im Norden Kanadas, im Gebiet der Provinz Saskatchewan, sind über flächenmäßig große Ausdehnungen hinweg Kalilager von über 3 m Mächtigkeit mit angeblich ho­ hen KoO-Gehalten vorhanden. Das Gebiet befindet sich im Aufschluß, der durch die Teufe von rund 1100 m und ein Einfallen bis 12° erschwert wird. Die in den letzten Jahren niedergebrachten Schächte mußten Schwimmsande durchteufen und hatten deshalb schwierige Verhältnisse zu überwinden.

2.5.6.Übrige Länder

Außer den genannten Ländern ist in den letzten Jahren besonders Italien durch Auf­ schlußarbeiten in Sizilien hervorgetreten, ohne daß bisher eine genaue Einschätzung der wirtschaftlichen Gesamtbedeutung dieser Lagerstätte gegeben werden kann. Das gleiche gilt für die polnischen Carnallite, für quartäre Ablagerungen in Äthiopien und für die Gewinnung von Kalisalzen und gewissen Nebenprodukten (Brom) aus dem Toten Meer in Israel. Hier sind vor dem letzten Kriege zwei Fabriken gebaut worden, die ohne bergmännische Gewinnung unter Ausnutzung der Sonnenwärme eine Kali­ produktion ermöglicht haben. Bei der zu erwartenden Wiederaufnahme der Ausbeu­ tung wird wohl nur die Deckung des landeseigenen Bedarfes beabsichtigt sein.

Um den Anteil der wichtigsten kaliproduzierenden Länder auf dem Weltmarkt in der ungefähren Größenordnung richtig einschätzen zu können, sollen die Zahlen des Jahres 1960 genannt werden. Es haben von der Weltproduktion erzeugt

Zur Wiederholung und Vertiefung

1.Salzminerale treten nur selten in chemisch reinem Zustand auf. Alle Lagerstätten bestehen aus Salzgesteinen. Zählen Sie die wichtigsten Salzgesteine unserer Repu­ blik auf und versuchen Sie, ihre Hauptverbreitungsgebiete anzugeben!

2.Die primär gebildeten Kalisalze wurden im Laufe der nachfolgenden Jahrmillionen umgewandelt. Welche Einflüsse haben sich dabei ausgewirkt? Erläutern Sie den Begriff der Metamorphose!

3.Warum sind im Gegensatz zu anderen Lagerstätten im Salz sehr oft starke Faltun­ gen anzutreffen?

4.Versuchen Sie, die Entstehung des Kainits zu erläutern und begründen Sie, weshalb dieses Gestein nicht mehr abgebaut wird!

5.Entwerfen Sie eine Skizze der Schichtenfolge des Werragebietes und des Südharz­ bezirkes !

6.Begründen Sie an den gezeichneten Schichtenprofilen die Bedeutung des Salztones und des Hauptanhydrites im Südharzgebiet!

7.Sammeln Sie bei Ihren Grubenfahrten Salzgesteine und Salzminerale und versuchen Sie unter Anleitung Ihres Ausbildungssteigers die Hauptmerkmale der einzelnen Gesteine zu erkennen und voneinander zu unterscheiden (vgl. Tabelle 1)!

8.Welche Länder haben außer der DDR besondere Bedeutung bei der Erzeugung von Kalisalzen?

9.Geben Sie den ungefähren prozentualen Anteil der einzelnen Länder an der Kaliweltproduktion in einer graphischen Darstellung wieder!

3.1.Bergmännisches Schürfen und Tiefbohren

Das bergmännische Schürfen spielt im Rahmen der geologischen Voruntersuchung oder der näheren Erkundung der Lagerstätte im Kaliund Salzbergbau keine Rolle. Die geologischen Verhältnisse der deutschen Lagerstätten des Zechsteins bieten berg­ männischen Schürfarbeiten kaum Einsatzmöglichkeiten. Zur genaueren Erkundung der LagerstättenVerhältnisse ist dagegen das Tiefbohren immer von Bedeutung ge­ wesen, weil dadurch neben der flächenmäßigen Begrenzung der Lagerstätten auch die speziellen Ablagerungsbedingungen festgestellt werden können.

3.1.1.Bedeutung, Leistungen und Kosten des Tiefbohrens

Das Tiefbohren erkundet die Art, die Mächtigkeit und das Einfallen der abgelagerten Salzgesteine, die Deckgebirgsund LiegendVerhältnisse sowie das Vorhandensein gasoder wasserführender Schichten. Im Kalibergbau ist es deshalb wichtig, bei Tiefboh­ rungen auf eine möglichst vollständige Kerngewinnung Wert zu legen. Die Bemuste­ rung und Auswertung der Kerne läßt Rückschlüsse zu, die für den späteren Abbau von Bedeutmig sind.

Vor Beginn jeder Tiefbohrung muß ihre Aufgabe vollständig klar sein. Dies trifft be­ sonders für Gebiete zu, in denen stark gestörte Lagerverhältnisse zu erwarten sind. In Mecklenburg ist wegen der dort auftretenden Salzdiapire (Salzstöcke) eine Vielzahl von Bohrungen erforderlich, da die oft steil oder halbsteil stehenden Lagerstättenteile bei Auswertung der Bohrergebnisse leicht zu falschen Rückschlüssen verleiten. Im Bild 3/1 ist die Bohrung in einem Mecklenburgischen Salzvorkommen im Schema

wiedergegeben. Bei falscher Auswertung oder bei einer zu geringen Anzahl von Tiefbohr­ punkten kann besonders bei steilem Einfallen leicht der Eindruck entstehen, daß eine besonders wertvolle und mäch­ tige Lagerstätte vorhanden ist, während in Wirklichkeit die Mächtigkeit nur wenige Meter beträgt.

Im Südharz sind Bohrungen möglichst im älteren Steinsalz, d. h. unmittelbar unter dem Kalilager, zu beenden, da der

Bild 3/1. Ticfbolirungon In Salzstöckcn

Mecklenburgs nach LOffler

(1) Kalilager, (2) älteres Steinsalz,

(3) jüngeres Steinsalz, (4) Lage der Ticfbohrungen

gasführende Basalanhydrit Schwierigkeiten bereiten kann. Das gleiche gilt für das Werragebiet beim Bohren in C02-führenden Schichten. Bohrungen, die neben der Kalilagerstätte auch das darunter liegende Kupferschieferflöz des mittleren Zechsteines erkunden sollen, sind deshalb nur mit besonderen Sicherheitsvorkehrungen zu betreiben.

Bei der Erkundung der Lagerstätte von über Tage aus zur Feststellung der Salzart bzw. der Lagerstättenausdehnung muß um jedes Bohrloch ein Sicherheitspfeiler stehenbleiben. Durch zu eng gesetzte Tiefbohrlöcher ergibt sich leicht beim späteren Betrieb ein unangenehmer Abbauverlust, der einer Verminderung der vorhandenen Rohsalzvorräte gleichkommt. Man hält deshalb zwischen den einzelnen Tiefbohrun­ gen im Normalfall eine Entfernung von mindestens 1200 m ein.

Die Leistungen von Tiefbohrungen sind verschieden, da immer unterschiedliche Gebirgsverhältnisse angetroffen werden. In der Kaliindustrie der DDR sind in den letz­ ten Jahren beim Einsatz von großen Craelius-Tiejbohrgeräten mit Kerngewinnung im Durchschnitt 350m/Monat Bohrleistung erreicht worden. Eine Bohrung von 1000 m Teufe kostet etwa 250000,- DM.

In den Jahren 1958 bis 1960, in denen eine umfangreiche Erkundung von über Tage aus dringend erforderlich war, wurden in der Kaliindustrie der DDR 12 bis 15 derar­ tige Tiefbohrungen jährlich gestoßen.

3.2.Geophysikalische Erkundungsmethodcii

In den letzten 10 Jahren sind auch in der Kaliindustrie der DDR geophysikalische Methoden zur Erkundung der Lagerverhältnisse bzw. zur Klärung bestimmter Fra­ gen in großem Umfang angewendet worden. Dabei handelt es sich um folgende Ver­ fahren :

die Seismik von über Tage her zur Erkundung von Auslaugungszonen im Werragebiet oder zur Beurteilung des Zustandes des Deckgebirges hinsichtlich gebirgsmechanischer Verhältnisse im Bereich der Grubenfelder - von unter Tage aus zur Nahortung des Liegenden, besonders zur Festlegung der Grenze des Basalanhydrits im Südharz; die Geoelektrik zur Erkundung der Lagerhorizonte über und unter Tage, besonders zur Ortung von Störungszonen;

die Magnetik zur Feststellung von Basaltvorkommen im Werragebiet.

Für diese Aufgaben werden entsprechend ihrer besonderen Bedeutung jährlich 700000 bis 1000000 DM aufgewendet.

3.3.Erkundungsstrecken, Horizontalund Schrägbohrungen

Die bisher geschilderten Untersuchungsverfahren reichen noch nicht aus, die Lager­ stätte und die Bedingungen des Abbaus restlos zu erkunden. Es ist deshalb eine zu­ sätzliche Erkundung der jeweiligen Lagerstättenbezirke von den Grubenbauen aus erforderlich. Sie wird in der Kaliindustrie als geologische Erkundung bezeichnet und gehört zu dem Arbeitsäbschnitt der Ausund Vorrichtung.

Hauptbestandteil der geologischen Erkundungsarbeiten bilden in vielen Kaliwerken die umfangreichen Streckenauffahrungen mit Streckenvortriebsmaschinen. Im Durch­ schnitt wurden in den Jahren 1958 bis 1960 in der Kaliindustrie insgesamt etwa 20000 m/Jahr Maschinenstrecken zum Zweck der geologischen Erkundungsarbeiten

anfgefahren. Weitere 20000 m bis 25000 m/Jahr wurden im normalen Streckenvor­ trieb, d. h. durch Einsatz von Bohrmaschinen und Sprengarbeit, aufgefahren. Das er­ gibt zusammen 40 bis'50 km Erkundungsstrecken im Jahr und ist ein Beweis für das Bestreben unserer Kaliindustrie, nach immer neuen wirtschaftlichen Salzvorräten zu suchen und sie der Volkswirtschaft zuzuführen.

Bei der Erkundung der Verhältnisse der zwei Kalilager an der Werra spielen unter Tage die Horizontal- und Schrägbohrungen eine Rolle. So wurde z. B. in der Grube Menzengraben durch ein bestimmtes Bolrrnetz von der zweiten Sohle aus eine Erkun­ dung der ersten Sohle durchgeführt. Weiterhin dienen Vorbohrungen bis zu einer Länge von 500 m dazu, die Ausbildung des Kalilagers zu erkunden sowie Störungs­ zonen und Auslaugungssenken festzustellen. In all diesen Fällen wird eine Craeliusmaschine kleinerer Bauart benutzt.

Zur Bemusterung der Kalilager aus liegenden Strecken dienen Hochbohrmaschinen des VEB Werkzeugfabrik Königsee, die Bohrungen bis 70 m Länge zulassen. Der­ artige Bemusterungsbohrungen sind hauptsächlich in den runden Maschinenstrecken anzusetzen, da die Vortriebsmaschinen wegen ihrer relativ geringen Beweglichkeit nicht allen Faltungen des Lagers folgen können.

Zum Aufsuchen und Untersuchen der Kali- und Steinsalzlagerstätten bedient man sich besonders der Tiefbohrungen. Außerdem wendet man geophysikalische Erkundungsme­ thoden an. Ergänzt werden diese Verfahren durch Erkundungsstrecken sowie Horizontalund Schrägbohrungen von unter Tage aus.

Zur Wiederholung und Vertiefung:

1.Tiefbohrungen von über Tage aus sind erforderlich, um die einzelnen Salzgesteine, ihre Mächtigkeiten, Zusammensetzung und Qualität zu erkunden. Welche Fest­ stellungen können mit Tiefbohrungen noch getroffen werden ?

2.Begründen Sie die Notwendigkeit der Aufstellung eines umfassenden, systemati­ schen Bohrprogramms und erläutern Sie, warum nicht zu viele Bohrungen in einem Revier angesetzt werden dürfen!

3.Verschiedene Methoden der angewandten Geophysik werden zur Unterstützung des bergmännischen Erkundungsprogrammes benutzt. Zählen Sie einige dieser Me­ thoden auf und nennen Sie ihr Einsatzgebiet.

4.Was versteht man unter geologischer Erkundung?

5.In welchem Lagerstättenrevier sind mehrfach Schrägbohrungen in der JGhube zu Erkundungszwecken eingesetzt worden? Begründen Sie diesen Einsatz!

6. Drei-Craelius-Tiefbohrgeräte bohren in 6 Monaten 6300 m mit Kerngewinnung.

a)Wie hoch ist der monatliche Bohrfortschritt einer Maschine?

b)Wie hoch sind die Gesamtkosten, wenn 1000 m 250000DM kosten?

7.Pro Jahr werden in der Kaliindustrie der DDR etwa 50 km Strecken innerhalb der geologischen Erkundung aufgefähren.

a)Wie hoch sind die jährlichen Gesamtkosten, wenn 1 m Strecke im Durchschnitt aller Werke etwa 375 DM kosten?