mini|Darstellung des Feuersetzens in Georgius Agricolas De Re Metallica (1556)
Das Feuersetzen ist eine der ältesten Techniken, die im Bergbau zum Abbau von sehr festem Gestein angewendet wurde. Die Technik wurde in vielen Bergbauregionen vom Altertum bis ins neunzehnte Jahrhundert benutzt. Das Feuersetzen war bis zur Einführung des Schießens die einzige Technik, die den Bergleuten zur Verfügung stand, um die Arbeit mit Schlägel und Eisen im harten Gestein zu erleichtern. Ab der Mitte des 19. Jahrhunderts wurde diese Technik nur noch sehr selten und dann auch nur bei sehr harten Gesteinen angewendet. Insbesondere wurde das Feuersetzen zu dieser Zeit noch in den Regionen angewendet, in denen das erforderliche Brennholz noch preiswert zu erhalten war. Die Technik des Feuersetzens wurde angewendet, um Gestein aufzulockern oder zu sprengen, damit das Mineral anschließend mittels Schlägel und Eisen hereingewonnen werden konnte. Dabei wurde das Gestein mittels Feuer erhitzt und anschließend teilweise mit Flüssigkeit abgekühlt. Obwohl die Technik bereits viele Jahrhunderte bekannt und angewendet worden war, wurde sie erstmals im 16. Jahrhundert durch Georgius Agricola und später im 17. und 18. Jahrhundert detailliert beschrieben.
Grundlagen Um eine Felswand zu bearbeiten, setzt der Bergmann, je nach Festigkeit des Gesteins, unterschiedliche Techniken und Werkzeuge ein. Dabei wird die Felswand zunächst gezielt an einer Stelle intensiv bearbeitet, um dort eine Schwachstelle zu erstellen, von der aus man leichter den restlichen Querschnitt weiter bearbeiten kann. Bei der als Feuersetzen bezeichneten Methode erfolgt das Zersprengen der Steine mittels Feuer. Vom Prinzip her gilt das Feuersetzen auch als eine Art der Sprengarbeit. Diese Klassifizierung hat ihren Grund im allgemeinen Sprachgebrauch, da dort Sprengen so viel wie gewaltsames Lockern oder Zerstören bedeutet. Früher wurde das Feuersetzen oftmals mit der Schießarbeit verwechselt. Beim Feuersetzen wird die Felswand gezielt nur an einer Stelle erhitzt und man versucht, den Rest des Felsens kalt zu lassen. Dabei nutzt man das unterschiedliche Ausdehnungsverhalten von erhitztem Gestein gegenüber kaltem Gestein aus. Aufgrund der unterschiedlichen Temperaturen entstehen im Gestein ungleiche Spannungen, die letztendlich dazu führen, dass der Stein stellenweise reißt. Dadurch platzen Teile der Gesteinsoberfläche ab oder das Gestein wird rissig. Befindet sich im erhitzten Gestein auch noch Schwefel, so verflüchtigt sich dieser Schwefel durch das Erhitzen und die entweichenden Dämpfe unterstützen das Sprengen des Gesteins. Feuchtigkeit, die sich in zum Teil bereits vorhandenen geschlossenen Klüften befindet, wandelt sich durch die Hitze in Wasserdampf um, der sich ausdehnt und dadurch das Gestein unter zusätzliche Spannung setzt und somit die Sprengwirkung unterstützt.
Geschichte mini|Mit Feuersetzen gebauter Stollen in Norwegen (Blaufarbenwerk Modum)
Die Anfänge des Feuersetzens reichen bis in die Steinzeit zurück. So wurde diese Technik bereits vereinzelt beim Silexbergbau angewendet. Es wurden Spuren im Feuersteinbergwerk Mur-de-Barrez in Frankreich gefunden, die daraufhin deuten, dass hier Feuersetzen zum Hereingewinnen großer Feuersteinstücke angewendet worden war. In der Bibel wird die Methode an einigen Stellen (z. B. , und ) genannt. Auch die Römer benutzten diese Methode der Gebirgsbearbeitung. Anschließend besprengten sie nach dem Erhitzen den heißen Stein mit Essig. 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. Beispielhaft sei hier das Gurgltal im Tiroler Oberland genannt, in dem heute das Freilichtmuseum Knappenwelt Gurgltal Einblicke in diese Epoche des Bergbaus gibt. Seit dem 14. Jahrhundert wurde die Methode von Brunnenbauern zur Erstellung von Brunnen im Felsen angewendet. Im Mansfelder Schieferbergbau wurde die Methode in den Jahren 1720 bis 1730 zum Hereinbrechen von unterschrämtem Schiefer genutzt. Ihren Höhepunkt hatte die Methode beim Kupferbergbau. Im Harzer Bergrevier wurde das Feuersetzen beim Abbau des massiven Lagererzes im Rammelsberg bis zum Ende der 1870er Jahre als Gewinnungsverfahren eingesetzt. In den österreichischen Bergrevieren wurde das Feuersetzen in der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts des Öfteren in Kombination mit der Schießarbeit beim Stollenbau angewendet. Aufgrund der allmählich entstehenden Holzknappheit in einigen Regionen, wurde das Feuersetzen ab dem 18. Jahrhundert in einigen Bergrevieren sukzessive durch das Schießen verdrängt. In einigen Ländern Asiens, Afrikas und Lateinamerikas wird das Feuersetzen auch noch im 21. Jahrhundert beim Kleinbergbau angewendet.
Die Methode mini|Balthasar Rösler: Feuersetzen im Zinnbergbau (1700) mini|Feuergesetzter Stollen mit überkrusteten Brandniederschlägen, 12.–13. Jahrhundert mini|Ortsbrust eines feuergesetzten Stollens, 16.–17. Jahrhundert
Damit ein Abbauort mittels Feuersetzens bearbeitet werden konnte, wurde vor Ort Schichtholz oder Stoßholz aufgeschichtet und angezündet. Die Stelle, an der das Holz aufgeschichtet wurde, bezeichneten die Bergleute als Brennort oder Setzort. Der Vorgang des Holzaufschichtens und Abbrennens musste teilweise mehrmals wiederholt werden. Aufgrund der durch das Erhitzen im Gestein entstehenden thermischen Spannungen wird dieses mürbe und rissig. Mit gezielten starken Hammerschlägen versuchte man, die Wirkung der Rissbildung zu verstärken. Teilweise werden die erhitzten Stellen mit Wasser oder Essig bespritzt, um den Effekt durch starke Abkühlung zu verstärken (Thermoschock). Nach dem Abkühlen können dann die aufgelockerten Steinplatten mittels Keilhaue oder Schlägel und Eisen abgelöst werden. Gesteinsplatten, die sich an der Firste gelockert haben, werden mittels Brechstangen heruntergebrochen. Dadurch konnte eine verhältnismäßig große Menge an Mineral gewonnen werden. Nachteilig ist der große Verbrauch an Holz, deshalb wurde diese Methode überwiegend in holzreichen Gegenden angewendet. Außerdem lassen sich durch diese Methode keine großen Felsstücke ablösen, sondern nur einzelne Schalen.
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. Zudem ist das Feuersetzen bei diesen Gesteinen wirkungslos, da das Gestein sich nur ausdehnt und nicht aufgrund der durch die Hitze erzeugten inneren Spannungen zersprengt wird. Gut geeignet war das Feuersetzen für hartes Gestein, das der Abspritzung oder dem Abbrechen widerstand. 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. 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.
Brennmaterialien Als Brennmaterial diente in erster Linie, aufgrund seiner schnellen Hitzeentwicklung, Holz. Damit eine rasch auflodernde Flamme entstand, wurde das Holz in Scheite zerteilt. Zudem war diese Form der Holzanwendung auch sparsamer als die Verwendung von ganzen Holzstämmen. In einigen Bergrevieren wurde versuchsweise auch Torf als Brennmaterial angewendet. Diese Versuche brachten aber nicht die erhofften Erfolge. Der Grund lag in der ungenügenden Hitzeentwicklung des Torfes. Auch der Versuch, Knüppelholz als Brennmaterial zu verwenden, brachte nicht den gewünschten Erfolg. In den französischen Gruben von Challanges wurde als Brennmaterial Steinkohle verwendet. In einigen Gruben wurde versuchsweise Braunkohle als Feuerungsmaterial eingesetzt, was jedoch auch keine guten Ergebnisse brachte. Auf der Grube St. Christoph in Sachsen wurden auch Versuche mit Koks als Brennmaterial durchgeführt. Holz wurde besonders in den Bergbauregionen eingesetzt, in denen das Holz sehr kostengünstig zu erwerben war. 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. Allerdings wurde für das Feuersetzen sehr viel Holz benötigt und verbraucht. 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.
Feuerungstechniken Um das Feuersetzen zu optimieren, bediente man sich verschiedenster Techniken. In einigen Gruben wurde getrocknetes und zerspaltenes Grubenholz, sogenanntes Tenn, angezündet. In anderen Gruben verwendete man trockene Hölzer, die man zuvor entsprechend bearbeitet hatte und die der Bergmann Bart nannte, angezündet. Mit diesen Bärten konnte man das Feuer zwischen mehreren Stößen weiterleiten. Durch gezielte Manipulation wurde die Flamme auf das feste Gestein gelenkt. Dabei war die Wirkrichtung des Feuers und die Intensität des Brandes sehr wichtig. Um dieses zu optimieren, wurde das Holz so geschichtet, dass es rechtwinklig auf dem Stoß steht, auf den das Feuer wirken sollte. Dabei musste die Größe des Feuers an die Beschaffenheit des Gesteins angepasst werden. Sollten bestimmte Stellen nicht vom Feuer erhitzt werden, mussten sie vor dem Feuer geschützt werden. Hierfür wurde das Feuer an diesen Stellen durch Altholz aus den Bruchorten oder 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.
Vor Ortsstößen von Stollen, die vorangetrieben werden sollten, wurden unterschiedlich platzierte kleine Feuer angelegt, die speziell geschichtet wurden. Um einen guten Luftzug zu erhalten, wurden neue Holzscheite im unteren Teil des geplanten Feuers auf spezielle, am zu bearbeitenden Stoß geschichtete Holzscheite abgelegt. 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 häufigsten verwendet wurde. Dies lag daran, dass diese am einfachsten auszuführen ist und sie den besten Erfolg liefert. Der Sohlenbrand ist die Methode, die am seltensten angewendet wurde. Dies liegt daran, dass bei dieser Methode die Wirkung nur sehr schlecht ist.