Grubenstempel
Ein Grubenstempel, auch Stempel genannt, ist ein Stützelement, das im Bergbau Untertage zum Abstützen des Hangenden benutzt wird. Grubenstempel werden aus Holz, Stahl oder Leichtmetall gefertigt.<ref name= "Quelle 1" /> Stempel werden in der Regel in Verbindung mit Kappen gesetzt, es ist aber in bestimmten Bereichen auch möglich Stempel ohne Kappen zu verwenden.<ref name= "Quelle 2" />
Grundlagen
Jeder Stempel kann konstruktionsbedingt nur eine bestimmte Last tragen. Der im Dauerbetrieb mechanisch oder hydraulisch erzeugte Einschubwiderstand wird als Stempelstützkraft bezeichnet. Die Stempelstützkraft ist die Nennkraft, die der Stempel erbringt. Die höchste Lastaufnahme eines Stempels wird als Tragfähigkeit bezeichnet. Diese Tragfähigkeit wird im Vorfeld mit der 1,5fachen Nennkraft bei vollausgefahrener Stempellänge geprüft. Anhand der so ermittelten Daten lässt sich die Stempelsetzdichte ermitteln. Die Stempelsetzdichte ist die Anzahl der Stempel, die der Bergmann pro Quadratmeter freigelegter Hangendfläche im Abbau setzen muss. Die Stempelsetzdichte ist abhängig von der Ausbauanordnung.<ref name= "Quelle 1" />
Holzstempel
Holzstempel werden so gestellt, dass sie durch das Hangende in Faserrichtung belastet werden.<ref name="Stöhr" /> Die Stempel werden, je nach örtlichen Gegebenheiten, im Abstand von 0,8 bis 2 Metern bankrecht zwischen Hangendes und Liegendes gestellt.<ref name= "Quelle 2" /> Die Stempel werden bei geringem Gebirgsdruck in die Sohle eingelocht. Bei stärkerem Druck werden im Hangendbereich kurze Kopfhölzer, die der Bergmann Anpfahl nennt, zwischen Stempel und Hangendem eingebracht.<ref name="Stöhr" /> Der Anpfahl dient auch oftmals zusätzlich zum Abfangen des Hangenden. Die Länge des Anpfahls wird hierbei etwas länger als die 2,5fache Stempeldicke gewählt, länger darf der Anpfahl nicht sein. Auch darf diese Länge nur bei mäßigem Gebirgsdruck genommen werden. Bei größerem Gebirgsdruck kann es sonst geschehen, dass der Anpfahl wie ein Hebel wirkt und den Stempel umschiebt.<ref name= "Quelle 2" /> Bei klüftigem Hangenden werden anstelle mehrerer Anpfähle durchgehende Unterzüge gestellt. Bei weichem Liegenden werden zusätzlich unter den Stempel noch Fußhölzer gelegt.<ref name="Stöhr" /> Wird durch den Anpfahl keine genügende Nachgiebigkeit des Stempels erreicht, werden die Stempel im Fußbereich angeschärft. Die Länge des angeschärften Stückes muss das 1,5- bis 2,5fache des Stempeldurchmessers betragen. Durch dieses Anschärfen kann sich der Stempel unter Druck um bis zu zehn Prozent seiner ursprünglichen Länge einkürzen, ohne dass er bricht. Bei Gebirgsverhältnissen, bei denen Bewegungen, die quer zur Stempelachse verlaufen, zu befürchten sind, müssen die Stempel immer angeschärft werden. Auch in geneigter oder steiler Lagerung müssen die Stempel angeschärft werden. Beim Stellen des Stempels muss die angeschärfte Seite in Richtung der stärksten Belastung stehen.<ref name= "Quelle 2" />
Stahlstempel
Bei den Grubenstempeln aus Stahl unterscheidet man grundsätzlich zwei Typen von Stempeln, Reibungsstempel und Hydraulikstempel.<ref name= "Quelle 1" /> Stempel aus Stahl sind wesentlich teurer als Holzstempel, sie lassen sich jedoch besser und einfacher rauben und können auch viel öfter wiederverwendet werden.<ref name= "Quelle 2" />
Reibungsstempel
Reibungsstempel bestehen aus zwei ineinander verschiebbaren Rohren, deren oberstes auch Innenstempel genannt wird. Das untere Rohr, der Unterstempel, heißt entsprechend Außenstempel. Beide sind durch ein Stempelschloss verbunden, in dem im Falle stärkerer Last dem Zusammenschieben ein Reibewiderstand entgegensetzt wird<ref name= "Quelle 1" />. Dieser wird durch Keile, die mit Reibbelägen aus Leichtmetall versehen sind, erhöht. Die Keile werden zusammengedrückt und spannen das um sie herumgelegte Schlossband, das dabei gedehnt wird. Damit können die Reibungsstempel einen erhöhten Gebirgsdruck durch Nachgeben aufnehmen ohne zerstört zu werden. Reibungsstempel werden seit der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts im Steinkohlenbergbau eingesetzt.<ref name="Reuther" /> Von Reibungsstempeln gibt es unterschiedliche Ausführungen. Nachteilig ist die ungleichmäßige Stützkraft der einzelnen Stempel<ref name= "Quelle 2" />.
Hydraulikstempel
Hydraulikstempel sind zwei- oder mehrteilige Stempel, bei denen das Ineinanderverschieben über eine Hydraulik gesteuert wird. Hydraulikstempel werden als Einzelstempel oder beim Schreitausbau verwendet.<ref name= "Quelle 1" /> Der Stempel besteht aus einem Außenstempelrohr, an dem im oberen Teil ein Bundring und am unteren Ende der Stempelfuß angebracht ist. Im Außenstempelrohr befindet sich ein Innenstempelrohr. Das Innenstempelrohr ist beweglich und wird mittels einer Stahlfeder im Außenstempelrohr befestigt. Am oberen Ende des Innenstempelrohres ist eine speziell geformte Platte, der Stempelkopf, montiert. Das Innenstempelrohr wird mittels eines Hydraulikkolbens hoch gedrückt. Damit der Hydraulikzylinder nicht überlastet wird, besitzt der Hydraulikstempel eine Hubbegrenzung. Zum Setzen des Stempels befinden sich am Außenstempelrohr ein Setzventil und zum Rauben des Stempels ein Raubventil.<ref name="Quelle 7" /> Für den Schildausbau gibt es Hydraulikstempel, bei denen der Stempelkopf gelöst werden kann. Der Stempelkopf ist am Stangenende einer Kolbenstange befestigt, die aus dem Hydraulikstempel herausgefahren wird.<ref name="Quelle 8" />
Leichtmetallstempel
Im Strebbau werden beim Einzelstempelausbau aus Gewichtsgründen Stempel aus Leichtmetall verwendet, die aus einer Legierung aus Aluminium, Zink und Magnesium bestehen. Die Stempel werden in niedrigen Flözen bei der flachen und mäßig geneigten Lagerung eingesetzt. Mit Ausnahme der Schlossteile sind diese Stempel komplett aus Leichtmetall gefertigt. Es gibt auch Kombinationen aus Stahl und Leichtmetall, hierbei ist der Oberstempel aus Leichtmetall gefertigt und das Schloss und der Unterstempel bestehen aus Stahl. Der Oberstempel besteht aus zwei halbzylindrischen Schalen, die planparallel gearbeitet sind. Für den Unterstempel werden aus Kostengründen Stahlrohre mittlerer Güte eingesetzt, da Stahlstempel preiswerter als gleichwertige knickfeste Leichtmetallrohre sind.<ref name= "Quelle 4" /> Leichtmetallstempel werden als Reibungsstempel gefertigt.<ref name= "Quelle 2" /> Im Steinkohlenbergbau des Ruhrgebietes wurde die Verwendung von Leichtmetallstempeln verboten.<ref name= "Quelle 5" /> Schlagen Bauteile aus Aluminium oder anderen Leichtmetallen auf rostige Eisenteile entstehen dabei Funken mit großer Zündfähigkeit. Zu dieser als Thermitreaktion bezeichneten Reaktion kann es auch kommen, wenn auf den Aluminiumteilen Flugrost liegt und darauf z. B. mit einem Hammer geschlagen wird.<ref name= "Quelle 6" /> Durch diese Funken können Methangasgemische entzündet werden.<ref name= "Quelle 5" />
Einzelnachweise
<references>
<ref name= "Quelle 1">Walter Bischoff, Heinz Bramann, Westfälische Berggewerkschaftskasse Bochum: Das kleine Bergbaulexikon. 7. Auflage, Verlag Glückauf GmbH, Essen 1988, ISBN 3-7739-0501-7</ref> <ref name="Quelle 2">Carl Hellmut Fritzsche: Lehrbuch der Bergbaukunde. Zweiter Band, 10. Auflage, Springer Verlag, Berlin/Göttingen/Heidelberg 1962</ref> <ref name= "Quelle 4">Otto Proempeler, Hermann Hobrecker, Günther Epping: Taschenkalender für Grubenbeamte des Steinkohlenbergbaus 1956. Karl Marklein-Verlag GmbH, Düsseldorf 1956</ref> <ref name= "Quelle 5">Rundverfügung des Landesoberbergamtes NRW Nr. 18.23.2-5-16, vom 16. 06. 1984 mit Anlagen</ref> <ref name= "Quelle 6">Technische Regeln für Betriebssicherheit, TRBS 2152 Teil 3. Gefährliche explosionsfähige Atmosphäre - Vermeidung der Entzündung gefährlicher explosionsfähiger Atmosphäre.</ref> <ref name="Quelle 7">{{#if:{{#ifexpr:{{#if:DE|0|1}} or {{#if:4221941|0|1}}|1}}|Fehlender Parameter {{#if:DE||„Land“{{#if:4221941|| und }}}}{{#if:4221941||„V-Nr“}}|}}{{#if: {{#invoke:Expr|TemplateBooland}}|{{#ifeq:Patentanmeldung|Patentanmeldung|Patentanmeldung|{{#ifeq:Patentanmeldung|Gebrauchsmuster|Gebrauchsmuster|Patent}}}} {{#if:{{#invoke:TemplUtl|faculty|}}|DE4221941A1|{{#switch: {{{DB}}} | DEPATIS =DE4221941A1 | WIPO = DE4221941 | Google = DE4221941A1 | #default =DE4221941A1 }}}}{{#if:Hydraulischer Grubenstempel1992-07-031994-01-05Ruhrkohle AGHorst Wloka, Aloysius Koch|:|.}}{{#if:Hydraulischer Grubenstempel| Hydraulischer Grubenstempel.}}{{#if:1992-07-03| Angemeldet am {{#iferror:{{#invoke:Vorlage:FormatDate|Execute}}|}}{{#if:1994-01-05Ruhrkohle AGHorst Wloka, Aloysius Koch|,}}}}{{#if:1994-01-05|{{#if:1992-07-03| veröffentlicht am | Veröffentlicht am }}{{#iferror:{{#invoke:Vorlage:FormatDate|Execute}}|}}{{#if:Ruhrkohle AGHorst Wloka, Aloysius Koch|,}}}}{{#if:Ruhrkohle AG| Anmelder: Ruhrkohle AG{{#if:Horst Wloka, Aloysius Koch|,}}}}{{#if:Horst Wloka, Aloysius Koch| Erfinder: Horst Wloka, Aloysius Koch}}{{#if:| ({{{Kommentar}}})}}{{#if:1992-07-031994-01-05Ruhrkohle AGHorst Wloka, Aloysius Koch|.}}}}{{#invoke:TemplatePar|match |template= Vorlage:Patent |cat= {{#ifeq: 0 | 0 | Wikipedia:Vorlagenfehler/Vorlage:Patent}} |format= |preview=@@@ |1=Land= ABC+ |2=V-Nr= /^[0-9A-Z]+$/ |3=Titel= * |4=Erfinder= * |5=Anmelder= * |6=A-Datum= * |7=V-Datum= * |8=Typ= ASCII |9=Code= ASCII |10=Kommentar= * |11=KeinLink= ASCII |12=DB=ASCII }}</ref> <ref name="Quelle 8">{{#if:{{#ifexpr:{{#if:DE|0|1}} or {{#if:202005008328|0|1}}|1}}|Fehlender Parameter {{#if:DE||„Land“{{#if:202005008328|| und }}}}{{#if:202005008328||„V-Nr“}}|}}{{#if: {{#invoke:Expr|TemplateBooland}}|{{#ifeq:Gebrauchsmuster|Patentanmeldung|Patentanmeldung|{{#ifeq:Gebrauchsmuster|Gebrauchsmuster|Gebrauchsmuster|Patent}}}} {{#if:{{#invoke:TemplUtl|faculty|}}|DE202005008328U1|{{#switch: {{{DB}}} | DEPATIS =DE202005008328U1 | WIPO = DE202005008328 | Google = DE202005008328U1 | #default =DE202005008328U1 }}}}{{#if:Grubenstempel mit Kolbenstange und lösbarem Stempelkopf2005-05-242006-07-13DBT GmbH|:|.}}{{#if:Grubenstempel mit Kolbenstange und lösbarem Stempelkopf| Grubenstempel mit Kolbenstange und lösbarem Stempelkopf.}}{{#if:2005-05-24| Angemeldet am {{#iferror:{{#invoke:Vorlage:FormatDate|Execute}}|}}{{#if:2006-07-13DBT GmbH|,}}}}{{#if:2006-07-13|{{#if:2005-05-24| veröffentlicht am | Veröffentlicht am }}{{#iferror:{{#invoke:Vorlage:FormatDate|Execute}}|}}{{#if:DBT GmbH|,}}}}{{#if:DBT GmbH| Anmelder: DBT GmbH{{#if:|,}}}}{{#if:| Erfinder: {{{Erfinder}}}}}{{#if:| ({{{Kommentar}}})}}{{#if:2005-05-242006-07-13DBT GmbH|.}}}}{{#invoke:TemplatePar|match |template= Vorlage:Patent |cat= {{#ifeq: 0 | 0 | Wikipedia:Vorlagenfehler/Vorlage:Patent}} |format= |preview=@@@ |1=Land= ABC+ |2=V-Nr= /^[0-9A-Z]+$/ |3=Titel= * |4=Erfinder= * |5=Anmelder= * |6=A-Datum= * |7=V-Datum= * |8=Typ= ASCII |9=Code= ASCII |10=Kommentar= * |11=KeinLink= ASCII |12=DB=ASCII }}</ref> <ref name="Reuther">Ernst-Ulrich Reuther: Einführung in den Bergbau. 1. Auflage, Verlag Glückauf GmbH, Essen, 1982, ISBN 3-7739-0390-1</ref> <ref name="Stöhr">Emil Stöhr, Emil Treptow: Grundzüge der Bergbaukunde einschließlich der Aufbereitung. Verlagsbuchhandlung Spielhagen & Schurich, Wien 1892</ref> </references>