mini|Schrämmaschine
Eine Schrämmaschine, auch Schräme genannt, ist ein Gerät im Bergbau sowie in Steinbrüchen, das zur Erzeugung eines Schrams dient. Es gibt unterschiedlich arbeitende Schrämmaschinen, mit denen auf verschiedene Art und Weise eine Schwachstelle im Gebirgsverband erzeugt wird. Schrämmaschinen waren bis ins 20. Jahrhundert sowohl im englischen als auch im amerikanischen und deutschen Steinkohlenbergbau als Gewinnungsmaschinen weit verbreitet. Sie waren im Steinkohlenbergbau ein erster und wesentlicher Bestandteil zur Teilmechanisierung des Abbaus.
Grundlagen Da der Abbaustoß in der Regel nur eine freie Fläche für die Hereingewinnung des Bodenschatzes bietet, ist es vorteilhaft, dass der Bergmann sich durch das Schrämen eine weitere freie Fläche schafft, von der er das jeweilige Mineral gewinnen kann. Allerdings ist die manuelle Herstellung eines ausreichend tiefen Schrams oftmals sehr zeit- und arbeitsintensiv. Durch den Einsatz entsprechender Maschinen lässt sich diese Schrämarbeit erheblich erleichtern. Die hierfür verwendeten Maschinen werden als Schrämmaschinen bezeichnet, da sich mit ihnen ein Schram parallel zum Hangenden oder Liegenden herstellen lässt. Nach der Erstellung des Schrams durch die Schrämmaschine, lassen sich z. B. bei der Gewinnung von Kohle, größere Kohlenmassen leicht aus dem Verband herauslösen. Neben der Erleichterung der Gewinnungsarbeit kann durch den Einsatz von Schrämmaschinen auch eine größere Menge an Stückkohlen gewonnen werden. Obwohl die Abbauverluste beim Schrämmaschinenbetrieb bei etwa 30 Prozent liegen, konnte auf verschiedenen amerikanischen Bergwerken durch den Einsatz von Schrämmaschinen ein Stückkohlenanteil erzielt werden, der 20-25 Prozent höher lag als beim manuellen Schrämen. Für den optimalen Einsatz von Schrämmaschinen war es erforderlich, dass ein gutes Hangendes vorhanden war, die Flözmächtigkeit ausreichend hoch war und das Einfallen möglichst flach war. Es wurden im Laufe der Jahre verschiedenartigste Schrämmaschinen entwickelt und gebaut. Bis zum Ende des 19. Jahrhunderts wurden die meisten dieser Maschinentypen in England für den dortigen Bergbau mit überwiegend flacher Lagerung entwickelt. Entsprechend ihrer Größe unterscheidet man drei Arten von Maschinen leichte, mittlere und schwere Schrämmaschinen. Die Unterscheidung der Maschinen erfolgt nach ihrem Gewicht. So wiegen leichte Schrämmaschinen bis zu 700-800, mittlere 1000-1200 und schwere Maschinen rund 2000 Kilogramm. Entsprechend ihrer verwendeten Schrämwerkzeuge unterscheidet man vier verschiedene Maschinentypen. So unterscheidet man Schrämmaschinen mit hauendem, mit bohrendem, mit stoßendem und mit schneidendem Werkzeug.
Geschichte Erste Anregungen zur Entwicklung einer Schrämmaschine stammen bereits aus dem Jahr 1761 von Michael Menzies. Im Jahr 1862 wurde auf dem Kohlenbergwerk West-Ardslay bei Leeds eine mit Druckluft betriebene Schrämmaschine in Betrieb genommen. Nur wenige Jahre später wurden Schrämmaschinen zur Gewinnung von Marmor im Marmorbrüchen eingesetzt. Im Laufe der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts wurde die Schrämmaschine von Otto Lilienthal am Königlichen Steinkohlenwerk Zauckerode weiterentwickelt. Hierfür fuhr er im Herbst des Jahres 1876 in den Carola-Schacht ein und begann zusammen mit seinem Bruder die vorhandene Schrämmaschine in einem stillgelegten Stollen zu erproben, um sie dann weiter verbessern zu können. Sein Bruder Gustav beantragte später zwei Patente „auf Verbesserungen an Schrämmaschinen mit Messerscheibe“, die 1877 für die Dauer von fünf Jahren erteilt wurden. Damit wurden Rechtsstreitigkeiten mit der Fa. Hoppe umgangen, die in Preußen ähnliche Patente beanspruchte. Die ursprüngliche Lilienthalsche Schrämmaschine wurde von Hand angetrieben. In den Folgejahren verkaufte er einige Schrämmaschinen an Bergwerke in Sachsen, Schlesien, Tirol, Ungarn und Galizien. Die handgetriebenen Schrämmaschinen konnten sich jedoch nicht dauerhaft durchsetzen. Insbesondere die damaligen Werkstoffe waren für einen Einsatz noch nicht geeignet, sodass der Einsatz der Maschine keinen nennenswerten Erfolg beim Schrämen brachte. Im Ruhrbergbau wurden im Jahr 1875 auf der Zeche Ruhr & Rhein erstmals Versuche zum Lösen von Steinkohle mittels Schrämmaschinen durchgeführt, die sich jedoch, aufgrund der örtlichen Gegebenheiten und der Unhandlichkeit der Maschinen, nicht durchsetzen konnten. Aufgrund einer wirtschaftlichen Depression in den Jahren 1878/79 kam der Einsatz der Schrämmaschinen auf den Steinkohlenbergwerken für einige Zeit zum Erliegen. Im Jahr 1881 wurde ebenfalls auf dem Königlichen Steinkohlenwerk Zauckerode ein Versuch mit einer Ringschrämmaschine durchgeführt, der ebenfalls ohne Erfolg zu Ende ging. Im Jahr 1890 kam auf der preußischen Staatszeche Viktoria eine Schrämmaschine zum Einsatz. Praktisch im deutschen Steinkohlenbergbau eingeführt wurde die Schrämmaschine aber erst um das Jahr 1900. Im französischen Steinkohlenbergbau wurden im Jahr 1904 Versuche mit Schrämmaschinen auf der Grube Escapelle durchgeführt, die jedoch keine zufriedenstellenden Ergebnisse erbrachten. In den Vereinigten Staaten von Amerika waren im Jahre 1906 bereits 10.212 Schrämmaschinen im Betrieb, in Großbritannien wurden im selben Jahre 1.136 Schrämmaschinen betrieben. Im Jahr 1914 waren auf den Bergwerken des preußischen Staatsbergbaus gerade einmal 17 Schrämmaschinen im Einsatz. Im sächsischen Bergbau waren seit 1926 fünf stoßende Schrämmaschinen auf dem Steinkohlenwerk Zauckerode erfolgreich im Einsatz. Im Laufe der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts wurden die Schrämmaschinen immer weiter verbessert und bis in die 1950er Jahre hin zum Walzenlader entwickelt.
Schlagende Schrämmaschinen
Von den schlagend wirkenden oder mit hauendem Werkzeug ausgestattete Schrämmaschinen wurden mehrere Typen entwickelt, die in ihrer Funktion ähnlich waren. Angetrieben wurde die Mechanik der Maschine jeweils durch einen Druckluftmotor. Die erste Maschine, die nach diesem Prinzip arbeitete, war die Maschine von Firth und Dennistope. Bis zu drei dieser Maschinen wurden zeitgleich mittels eines über Tage installierten Kompressors über eine rund 1000 Meter lange Rohrleitung mit 3,5-385 Atü Druckluft versorgt. Die Maschine war so konstruiert, dass sie den gleichen Bewegungsablauf nachahmte, wie ihn die Bergleute beim Schrämen mittels Keilhaue durchführten. Über ein Gestänge wurde von der Schrämmaschine dabei eine Art Keilhaue bewegt. Der Motor stand bei dieser Maschine auf einem Wagen, der aus Winkeleisen gebaut war. Der Wagen war 1,25 Meter lang, 0,785 Meter breit und einen Meter hoch. Er wurde zwischen der Ortsbrust und der letzten Stempelreihe in einem Abstand von einem Meter vor der Ortsbrust auf einem Schienengleis hin- und herbewegt. Der Kolben des Motors hatte einen Durchmesser von 131 Millimetern und einen Hub von 314 Millimetern. Die Keilhaue war komplett aus Eisen gefertigt und hatte eine Schneidenbreite von 39 bis 52 Millimetern. Es gab einfache und doppelklauige Keilhauen. Im optimalen Fall konnte die Maschine 60-70 Schläge in der Minute ausführen. Bei jedem Schlag konnte die Keilhaue 26 bis 39 Millimeter herausarbeiten. Um einen ein Meter tiefen Schram zu erstellen, benötigte sie drei Durchgänge. Die Maschine war in der Lage, in einer achtstündigen Schicht bis zu 105 Meter Flöz zu unterschrämen. Nachteilig war bei dieser Maschine, dass der Wagen aufgrund des heftigen Rückschlages durch den Kolben häufig aus den Schienen sprang. Auch waren die Schrämergebnisse nicht sehr gut, da durch die mehrfachen Durchgänge beim Schrämen Kohlestückchen nachfielen und den Schram verengten. Die Maschine war auch sehr reparaturanfällig und hatte einen hohen Druckluftverbrauch.
Entwicklungen
Auf der Basis dieser Maschinen wurden weitere Typen entwickelt, die zwar einige Verbesserungen hatten, aber auch andere Mängel aufwiesen. Die Schramhaumaschine von Grafton Jones war nicht in der Lage, die äußeren Ecken des Schlitzes zu bearbeiten, so dass der Schlitz die Form eines Kreissegmentes hatte. Eine Maschine der Maschinenfabrik Hoppe, die als Hoppe’sche Hacke bezeichnet wurde, war mit zwei Hauen ausgestattet, wobei jede Haue einen separaten Bereich der Schram bearbeitete. Eine der Hauen hatte eine Klingenbreite von 30, die andere von 70 Millimetern. Da beide Hauen wechselseitig das Flöz so bearbeiteten, so dass, wenn die eine Haue schlug, die andere zurückschnellte, blieb der Unterwagen relativ ruhig. Insgesamt bewährten sich die schlagenden Schrämmaschinen im Betrieb nicht. Bereits Anfang des 20. Jahrhunderts wurden sie durch anders arbeitende Schrämmaschinen ersetzt und hatten fortan nur Museumswert.
Schrambohrmaschine
Eine Schrambohrmaschine ist eine Bohrmaschine, mit der gleichzeitig bis zu zehn Bohrer gedreht werden. Die Mechanik der Maschine samt der Bohrer befinden sich auf einem Tisch. Der Tisch ist auf einem Unterwagen montiert und lässt sich seitlich hin- und herbewegen. Diese Konstruktion ähnelt dem Support bei einer Drehbank. Angetrieben wird der gesamte Apparat durch einen Druckluftmotor mit drei Zylindern. Mit der Maschine können so in einer bestimmten Höhe nebeneinander in kurzen Abständen Löcher in das Mineral gebohrt werden. Wenn ein Satz Bohrungen fertig gebohrt ist, werden die Bohrer zurückgezogen und der Tisch mit einem Hebel so zur Seite bewegt, dass bei einem erneuten Bohrvorgang eine Wandstärke von jeweils zehn Millimetern zwischen den einzelnen Bohrlöchern stehen bleibt. In den Bereichen, die sich mit der Konstruktion nicht erreichen lassen, müssen die Löcher mit einer einfachen Bohrmaschine erstellt werden. Das restliche stehenbleibende Material lässt sich leicht wegbrechen, sodass man einen Schram erhält. Beispielhaft für diesen Typ Schrämmaschine sind die Sommersche Schrämmaschine und die Korfmannsche Schrämmaschine zu nennen.
Stoßende Schrämmaschinen
Vom Aufbau und der Arbeitsweise haben stoßend wirkende Schrämmaschinen große Ähnlichkeit mit den Stoßbohrmaschinen. Es wurden oft sogar die gleichen Maschinen für das Schrämen benutzt wie für das Bohren. Allerdings wurden die Maschinen hin- und herbewegt, dadurch entstand dann kein rundes Bohrloch, sondern ein länglicher Schram. Es gab Schrämmaschinen mit mechanischem Vorschub und Maschinen, bei denen der Vorschub von Hand erfolgte. Es wurden fahrbare und auf Säulen schwenkbare Maschinen gebaut. Zudem gab es auch Handschrämmaschinen wie den Frankschen Schrämmeißel. Stoßend wirkende Schrämmaschinen wurden überwiegend in Streckenauffahrungen und zum Schrämen von wenig breiten Abbaustößen genutzt.
Fahrbare Schrämmaschinen
Die ersten stoßend wirkenden Schrämmaschinen kamen über das Versuchsstadium nicht hinaus. Der Grund hierfür lag in ihrer Bauweise. Da die Maschinen mit Druckluft betrieben wurden, waren sie sehr groß und unhandlich. Pneumatische Antriebe waren auch wegen der Kompressibilität von Luft wenig geeignet. Besser eigneten sich Motoren, die mit Wasserdruck angetrieben wurden. Die Firma Carratt Mashall & Company in Leeds entwickelte eine Maschine, die eine Wassersäule als Antrieb hatte. Diese wurde auf einem eisernen Wagen befestigt, der auf einem Gleis stand, und mit einer Kette vorwärts bewegt. Die Kette war als Endloskette ausgeführt und von der Maschine mittels Kettenstern angetrieben. Die Umlenkung erfolgte am Ende der Schiene. Die Maschine konnte durch eine Umkehrfunktion auf dem Gleis hin- und herbewegt werden. Die Maschine konnte sich jedoch im Betrieb wegen des hohen Wasserverbrauchs von fünf Kubikfuß pro Minute nicht bewähren.