Quelltext der Seite Schildausbau

[[Datei:Schildausbau.JPG|mini|Schilde]]
[[Datei:Schildausbau mit zwei Hydraulikstempeln.JPG|mini|Zwei Hydraulikstempel zum Schildausbau]]
[[Datei:Hydraulic mining shields, Deutsches Bergbau-Museum.jpg|mini|Schildausbau im Anschauungsbergwerk des [[Deutsches Bergwerks-Museum|Deutschen Bergwerks-Museums]]]]

Als '''Schildausbau''' wird ein [[Hydraulik|hydraulisches]] [[Technisches System|System]] zum [[Strebausbau]] im [[Untertagebau|untertägigen]] [[Steinkohlenbergbau|Kohlenbergbau]] bezeichnet. Der Schildausbau stützt im [[Strebbau]] die [[Abbau (Bergbau)|Abbaustelle]] gegen den [[Druck (Physik)|Druck]] des andernfalls einbrechenden [[Hangendes|Hangenden]] und bewegt einen integrierten [[Panzerförderer|Kettenförderer]] mit einem darauf arbeitenden [[Kohlenhobel]] oder [[Walzenschrämlader]] im ''schreitenden Abbau'' durch geeignete [[Kohlenflöz]]e.<ref name="Quelle 1" />

== Geschichte ==
Vor der Automatisierung des [[Strebbau]]s wurden 40–80&nbsp;kg schwere ''Stempel'' eingesetzt, die, dem Abbau folgend, mühsam manuell umgesetzt wurden. Heute ersetzt der hydraulische Ausbau die körperliche Arbeit, wobei in Deutschland 1971 nur 1 %, 1975 aber schon 80 % der Kohle mit Hilfe des hydraulischen Schildausbaus abgebaut wurde. Seit 1990 wird ausschließlich nach diesem Prinzip verfahren.<ref name="dm.de-hydschild" />

== Grundlagen ==
Beim untertägigen Kohleabbau entstehen Hohlräume, die gegen das darüberliegende Hangende abgestützt werden müssen, um Einbrüche zu verhindern. Der Schildausbau dient dem Schutz und der Sicherheit der Bergleute und Förderanlagen.<ref name="dm.de-hydschild" /> Durch seine Bauweise wird eine vollständige Abschirmung des Strebraumes vor dem Hangenden, dem Liegenden und dem Bruchbereich erreicht.<ref name="Quelle 5" /> Gleichzeitig ermöglicht der Schildausbau wie alle [[Strebausbau#Schreitausbau|Schreitausbauformen]] eine stempelfreie Abbaufront.<ref name="Quelle 9" /> Dies ermöglicht den Einsatz von [[Gewinnung (Bergbau)|Gewinnungsmaschinen]] im Strebbau.<ref name="Quelle 6" /> Der Schildausbau für einen Streb kostet je nach Ausführung mehrere Millionen Euro und ist dadurch bis zu zehnmal teurer als der Ausbau mit Einzelstempeln. Allerdings lassen sich mit dem Schildausbau hohe Strebleistungen und große Ausbaugeschwindigkeiten erzielen.<ref name="Quelle 2" /> Weltweit führende Anbieter von Schildausbautechnik sind [[Caterpillar]] und [[Joy Global]].<ref name="Quelle 6" />

== Aufbau ==
[[Datei:Longwall with hydraulic chocks, conveyor and shearer.jpg|mini|Hydraulische Schilde mit einem [[Walzenschrämlader]] auf einem [[Kettenförderer]]]]
[[Datei:Strug.JPG|mini|Schilde mit [[Kohlenhobel]] und Kettenförderer]]

Der Schildausbau besteht aus hydraulisch betätigten Schilden, also hydraulisch verstellbaren Stütz- und Schutzgeräten, auf Gleitkufen, deren oberer Teil schildartig geschlossen ist und das Hangende stützt. Ein typischer Schild ist ca. 1,5 Meter breit, hat ein Einzelgewicht von 30 bis 60 Tonnen und kann in der Höhe zwischen 0,65 und 4 Metern verstellt werden. [[Mächtigkeit (Geologie)|Mächtigere]] Flöze erfordern größere Schildtypen, die weiter hochgefahren werden können.<ref name="Quelle 1" /> Damit der Schild bewegt werden kann, besitzt er ein Schreitwerk und einen Aushebezylinder, welcher die Kufenspitze aushebt. Dieses Schreitwerk ist mit dem [[Panzerförderer|Strebpanzer]] verbunden und zieht sich mit Hilfe des Schreitwerkzylinders weiter vor.<ref name="Quelle 6" /> Damit der Spalt zwischen Schilden abgedichtet werden kann, besitzt jeder Schild eine Spaltabdeckung, dies ist ein hydraulisch betätigtes Blech.<ref name="Quelle 1" /> Die [[Kappe (Bergbau)#Kappen beim Schreitausbau|Kappe]] im Bereich des Abbaustoßes wird auf die jeweilige Gewinnungsart abgestimmt. Entscheidend ist hierbei die Gestaltung der Schildkappe. Bei der schälenden Gewinnung mittels Kohlenhobel werden Schilde mit Schiebekappen verwendet. Bei der schneidenden Gewinnung mittels Walzenschrämlader werden Schilde mit Klappkappen verwendet.<ref name="Quelle 2" />

Mehrere Schilde in Reihe folgen schreitend der Abbaumaschine und sichern damit den freigelegten Raum ab. Die Länge einer sogenannten Schildsäule kann, je nach [[Streb (Bergbau)|Streblänge]], zwischen 250 und 400 Meter betragen.<ref name="Quelle 1" /> Die Steuerung erfolgt hydraulisch, elektrohydraulisch oder elektrisch.<ref name="Quelle 6" /> Während vor den Schilden die Abbaumaschinen die Kohle Schicht für Schicht abbauen, rücken die Schilde automatisch vor.<ref name="Quelle 1" /> Ebenso wie die Abbaubedingungen im Steinkohlenbergbau variieren, so muss auch der Schildausbau an die jeweiligen Bedingungen angepasst sein, um eine maximale Leistung der Anlage zu erreichen.<ref name="Quelle 8" /> Die Bandbreite von Schildausbausteuerungen reicht von manuellen Hydrauliksteuerungen bis hin zur hoch entwickelten Strebautomatisierung, Überwachung und Ferndiagnose. Optimal abgestimmte elektrohydraulische Steuerungssysteme erreichen minimale Umsetz- und Rückzeiten.<ref name="Quelle 7" />

== Funktion ==
Zum Bewegen der Schilde wird der Strebförderer als [[Widerlager (Bautechnik)|Widerlager]] genutzt, wobei die Schilde sich individuell absenken und an den Kettenförderer heranziehen, um sich dann nach einem Schritt nach vorne wieder an der Decke zu [[Arretierung|arretieren]].<ref name="Quelle 6" /> Für den Setzvorgang werden Drücke von bis zu 400 [[Bar (Einheit)|Bar]] benötigt. Dabei leiten die Schilde eine [[Gewichtskraft]] von 850 Tonnen in das Gebirge ein.<ref name="Quelle 1" /> Sobald eine entsprechende Gruppe von Schilden diese Operation durchgeführt hat, wird der Kettenförderer an den [[Kohlenstoß]] geschoben, und die nächste Kohleschicht kann abgebaut werden.<ref name="Quelle 6" /> Hinter den Schilden gibt das [[Lagerstätte|Gebirge]] nach und [[Bruch (Bergbau)|bricht]] kontrolliert ein. Der Vorgang wiederholt sich, bis das [[Flöz]] abgebaut ist.<ref name="Quelle 1" />

== Vorteile gegenüber anderem Strebausbau ==
Seit seiner Einführung wurde der Schildausbau kontinuierlich weiterentwickelt.<ref name="Quelle 8" /> So wurde unter anderem die Ausbaustützkraft erhöht und die Hydraulik verbessert. Auch wurde die Bruchabschirmung durch entsprechende Schildkappen optimiert und die Staubbekämpfung am Schildausbau wurde verbessert. Die Vorteile des Schildausbaus gegenüber anderen Arten des Strebausbaus sind zunächst einmal die sehr gute Hangend- und [[Bruchbau#Grundlagen|Bruchbeherrschung]]. Dies macht sich insbesondere bei gebrächem Hangenden bemerkbar. Weitere Vorteile sind die geringe Reparaturanfälligkeit und der einfache Aufbau des Schildausbaus. Auch beim Einbau und beim [[Rauben (Bergbau)|Rauben]] des Schildausbaus ist dieser gegenüber den anderen Ausbauarten im Vorteil.<ref name="Quelle 2" />

== Typen ==
Im Laufe der Jahre wurden mehrere unterschiedliche Schildausbautypen entwickelt und eingesetzt. Für den Strebbereich wurden als Typen der Kreisbogenschildausbau, der Lemniskatenschildausbau, der Gelenkschildausbau und der Bockschildausbau entwickelt. Der Kreisbogenschildausbau stellt die erste Entwicklungsstufe beim Schildausbau dar. Als konstruktive Besonderheit bei diesem Schildausbautyp sind die Liegendkufe und das Bruchschild durch einen festen Gelenkpunkt verbunden. Bedingt durch diese Bauweise beschreibt die Hangendschildspitze bei Stempeleinschub durch Lastaufnahme und bei Mächtigkeitsänderungen einen Kreisbogen.<ref name="Quelle 4" /> Es gibt Kreisbogenschildausbau mit und ohne Förderertragrahmen.<ref name="Quelle 2" /> Der Kreisbogenschildausbau wurde weitestgehend durch den aus ihm weiterentwickelten Lemniskatenschildausbau ersetzt. Bei diesem Schildtyp wird eine bewegliche Doppelschwinge zwischen Liegendkufe und dem Bruchschild montiert. Dadurch wird bei Lastaufnahme des Stempels von der Hangendschildspitze eine fast [[Bergmannssprache#B|bankrechte]] Bewegung auf einem Teil einer gedachten [[Lemniskate]] durchgeführt.<ref name="Quelle 4" /> Es gibt zwei Typen: Lemniskatenschildausbau mit Tauchkappe und Lemniskatenschildausbau mit Gelenkkappe.<ref name="Quelle 2" /> Der Bockschildausbau ist ein Schildausbau mit vier Hydraulikstempeln. Alle vier Stempel leiten ihre Stützkraft direkt ins Hangende.<ref name="Quelle 4" /> Für den Strebrandbereich gibt es spezielle Strebrandschilde. Diese Schilde sind so konstruiert, dass sie das Einbringen von [[Streckenbegleitdamm|Streckenbegleitdämmen]] ermöglichen.<ref name="Quelle 6" />

== Einzelnachweise ==
<references>
<ref name="Quelle 1">
{{Literatur
 |Hrsg=[[Heinz Max Hiersig|Heinz M. Hiersig]]
 |Titel=VDI-Lexikon Maschinenbau
 |Verlag=VDI
 |Ort=Düsseldorf
 |Datum=1995
 |ISBN=3-540-62133-4}}
</ref>
<ref name="Quelle 2">
{{Literatur
 |Autor=Heinz Kundel
 |Titel=Kohlengewinnung
 |Auflage=6.
 |Verlag=Glückauf
 |Ort=Essen
 |Datum=1983
 |ISBN=3-7739-0389-8}}
</ref>
<ref name="Quelle 4">
[[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="dm.de-hydschild">
{{Literatur
 |Autor=Hermann Irresberger
 |Hrsg=Peter Frieß, Peter M. Steiner
 |Titel=Der hydraulische Schildausbau
 |Sammelwerk=Rohstoffsicherung
 |Datum=1995
 |Seiten=414
 |Online=[https://www.deutsches-museum.de/fileadmin/Content/040_BN/Katalog_DMB/RohStoffSicherung.pdf deutsches-museum.de]
 |Format=PDF
 |KBytes=2300
 |Abruf=2013-12-08}}
</ref>
<ref name="Quelle 5">
{{Literatur
 |Autor=Ernst-Ulrich Reuther
 |Titel=Einführung in den Bergbau
 |Auflage=1.
 |Verlag=Glückauf
 |Ort=Essen
 |Datum=1982
 |ISBN=3-7739-0390-1}}
</ref>
<ref name="Quelle 6">
Heinrich Otto Buja: ''Ingenieurhandbuch Bergbautechnik, Lagerstätten und Gewinnungstechnik.'' 1. Auflage, Beuth Verlag GmbH Berlin-Wien-Zürich, Berlin 2013, ISBN 978-3-410-22618-5, S. 337–339.
</ref>
<ref name="Quelle 7">
P. Migenda, F. Gräwe, B.-W. Ratz: ''Schreitausbau für Streb und Strebenden in großer Teufe.'' In: Kommission der Europäischen Gemeinschaften (Hrsg.): ''Technische Forschung Kohle. Forschungsvorhaben Nr. 7220-AD/133 Schlussbericht.'' Luxemburg 1990.
</ref>
<ref name="Quelle 8">
P. Migenda, F. Gräwe, B.-W. Ratz: ''Schildausbau, einfacher, leichter, wirkungsvoller.'' In: Kommission der Europäischen Gemeinschaften (Hrsg.): ''Technische Forschung Kohle. Vertrag Nr. 7220-AC-114 Abschlussbericht.'' Luxemburg 1986.
</ref>
<ref name="Quelle 9">
Horst Roschlau, Wolfram Heinze, SDAG Wismut (Hrsg.): ''Wissensspeicher Bergbautechnologie.'' 1. Auflage. Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie, Leipzig 1974, S. 89.
</ref>
</references>

== Weblinks ==
{{Commonscat|Longwall mining shields|Schildausbau}}
* {{Internetquelle
   |url=https://www.youtube.com/watch?v=Gel362l_sv0
   |titel=Longwall Mining
   |autor=MineSubBoard
   |hrsg=
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   |zugriff=2013-12-08
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   |kommentar=schematische Darstellung Strebbau
   |offline=}}
* {{Patent| Land=DE| V-Nr=19712310| Code=A1| Typ=Patentanmeldung| Titel=Kombinationsschild für große Flözmächtigkeiten| A-Datum=1997-03-24| V-Datum=1998-10-01| Anmelder=Saartech Gesellschaft für Industrie- und Bergbautechnologie mbH| Erfinder=Kurz Faust}}
* {{Patent| Land=DE| V-Nr=3926620| Code=A1| Typ=Patentanmeldung| Titel=Ausbaugestell, insbesondere Schildausbaugestell, mit Liegendschwellen-Aushebevorrichtung| A-Datum=1989-08-11| V-Datum=1991-02-14| Anmelder=Gewerkschaft Eisenhütte Westfalia GmbH| Erfinder=Gunther-Dietmar Schoop}}

[[Kategorie:Grubenausbau]]