De Romeinen hadden al een emmerketting-graafmachine, die in de 16-de eeuw werd verbeterd.

Ing. Anne-Marie T.M. Oudejans

Niet alleen het principe van het schepwiel (Schaufelrad)  maar ook dat van de emmerketting (Eimerketten)  dateert al van oude tijden.

Reeds de Romeinen pasten het principe van de emmerketting al toe bij het graven en uit de grond omhoog halen van waardevolle materialen ( zie de blog  https://bruinkool.blogspot.nl/2016/10/ossenhuiden-zakken-voor-het-omhoog.html  )

Hoewel de machine – net als bij de Romeinen – zelf nog niet kon graven heeft rond 1565 de Fransman Jaques Besson dit concept verder uitgewerkt. Zijn machine bestaat uit een in hoogte verstelbaar A-frame. De ene ‘poot’ van de A bevatte  een oneindig doorlopende keten van flexibel aaneengeschakelde manden of bakken. De keten kon  bovenaan door één persoon met een lier worden aangedreven waarbij onderaan nog iemand meehielp door met een haak de lege bakken naar beneden te trekken. Verder zorgde een omkeeras onder aan de keten ervoor dat de keten van richting werd veranderd. De  manden of bakken werden handmatig gevuld, waarna zij bovenaan zijn aangekomen vanzelf werden geleegd.
De andere ‘poot’ van de A was voorzien van extra gaten, waardoor de werkhoogte van de machine verstelbaar was.

Met vier man beneden en twee boven leverde deze machine  niet alleen een aanzienlijke arbeidsbesparing vergeleken met de manschappen, die nodig waren bij het gebruikelijke ontgraven en afvoeren met kruiwagens en andere karretjes. Hetzelfde of zelfs een beter resultaat werd met dit apparaat sneller en ook goedkoper bereikt.

In zijn  “Theatrvm Instrvmentorvm Et Machinarum “ uit 1544 prees de wiskundige, ingenieur, machinebouwer, wijsgeer  en leraar Jacques  Besson zijn vinding dan ook aan  als “een nieuwe machine, waarmee weinig werklui met weinig kosten grond genoegzaam uit een groeve kunnen tillen” 

Literatuur: (Jacques Besson: Theatrvm Instrvmentorvm Et Machinarum  
                 http://www.theatra.de/repertorium/ed000027.pdf

Hoe snoepfabrikanten zijn geinspireerd door kolenbriketten

Ing. Anne-Marie T.M. Oudejans

Ik ben ze al eens eerder tegengekomen: maar in onze vakantie in Völklingen heb ik ze in het Erlebnisbergwerk Velsen in een mooi potje gekocht. Een soort dropjes met aan de ene kant het mijnbouwsymbool en aan de andere kant het woord “brikett” erop. (ja met dubbel t)

Foto: Anne-Marie Oudejans

Enig speurwerk op ons aller Google leerde mij, dat deze snoepjes anijs briketten blijken te heten. Enig verder rondneuzen leverden verder nog “menthol briketten”, groene eucalyptus briketten en dubbelzoute briketten op. Ze hebben allemaal het mijnbouwsymbool behalve de laatste. Die hebben de letters DZ (van dubbel zout) maar ze heten wel briketten…..

Bovenste foto is afkomstig van shopyfy ; de overige van de site van Droppie Groningen

Schaufelradbagger heel geschikt voor het afgraven van dunne aardlagen

Ing. Anne-Marie T.M. Oudejans

De Autoschaufler voldeed  in de kolenbunker wel maar bleek voor het werk in de Tagebau zelf  aanvankelijk toch nog te licht. Dit kwam mede omdat in de bunker de kolen al los waren. In de Tagebau moesten de kolen eerst nog uit de formatie losgemaakt worden. Rond 1930 heeft men In de Tagebau Kraft II  “in de Abraum” nog enige tijd geëxperimenteerd met een zwaardere uitvoering van de Autoschaufler op rails. 

Toch werd op basis van het ontwerp van de autoschaufler  door Humboldt tesamen met het Leipziger Algemeiner Transportanlagen Gesellschaft (ATG)  rond 1923 een schepradgraafmachine gebouwd  die met zijn scheppen van 75 liter ( wel geschikt bleek voor het afgraven van de dikkere lagen deklaaggesteente.

Men ontdekte al gauw, dat het werken met een scheprad nog al wat voordelen had ten opzichte van het graven met een emmerketting. Met een scheprad konden gemakkelijk ook dunnere lagen meer selektief  worden gegraven, waardoor ook  dunnere lagen kolen of ander waardevol gesteente apart kon worden gewonnen. Ook kon met het apparaat (dunnere lagen klei, zand of ander gesteente uit een kolenlaag worden weggegraven, zonder dat daarbij te veel kolen verloren gingen.

Zo werd rond 1925 in de Tagebau Louise bij Domsdorf  de schepradgraafmachine Bagger nr 23 ingezet om de storende kleilaagjes uit de kolenlaag te ontgraven.

Een vergelijkbare  machine stond rond 1923  in de Grube Anna bij Skipkau.

Literatuurverwijzingen

Dipl. Ing. H. Ringling “Braunkohlenbergbau gestern und Heute das Morgen? „2008 pag. 63
H.H. Cohrs, R. Oberdrevermann “Giganten im Erd- und Tagebau”2004 pag. 59

L. Rasper Der Schaufelradbagger pag 7

LMBV: Wandlung und Perspektive Tröbitz Domsdorf pag. 12.

W. Schlossig u.a Bergbau in der Niederlausitz pag.28

De grote sprong in de opkomst van de graafmachines met een scheprad De “Autoschaufler” van Humboldt

Ing. Anne-Marie T.M. Oudejans

Een hele grote sprong in de ontwikkeling van de graafmachines met een scheprad was de zogeheten “Autoschaufler” ook weer van Humboldt. De machine stond niet langer op een portaal maar werd direct en draaibaar op de 'Unterwagen' gebouwd. Verder hoefde bij deze machine de afvoer van het afgegraven materiaal niet langer persé met wagens te gaan maar kon dat ook met transportbanden. De Austoschaufler werden niet alleen uitgevoerd voor rails maar kon ook worden uitgerust met rupsbanden, waardoor zij in alle richtingen konden rijden en dus veel wendbaarder waren.

De Autoschaufler had op het graafwiel 6 scheppen en was ze waren er in verschillende grootten. Rond 1930 had de kleinste – meer geschikt voor de (wegen) bouw – een schepwiel met een diameter van 2,5 m, waarvan de scheppen elk een volume van 45 liter hadden. Met zijn 80 m3 grond per uur kon deze machine 1820 m3 per etmaal verzetten. De grootste had een scheprad van 3,5m, scheppen van 150 liter en een capaciteit van 240 m3 per uur en dus 5760 m3 per etmaal. (Even ter vergelijking: De B-288 of de 1519 SRs 6300 verzetten elk per 24 uur ca 240 000 m3 grond).

De eerste Autoschauflers werden rond 1919 in kolenopslagplaatsen gebruikt voor het weer uit de opslag overslaan van de kolen. De maximale opslaghoogte, die de autoschaufler weer kon afgraven was tien meter. Bij het inzetten van Autoschauflers in de bruinkoolwinningen zelf bleek, dat zij eigenlijk alleen maar geschikt waren voor het uit de kolenlaag weggraven van dunne lagen gesteente                      

      

Geraadpleegde literatuur
Der Bauingenieur van 11 april 1930 pag. 267
W.Durst en W. Vogt Der Schaufelradbagger 1986 pag. 8Prof. Grünewald "Technische Neuerungen im Betriebe der Rheinischen Braunkohlengrube"Zschr. Glück Auf van 5 mei 1923 

De eerste “boost” in de ontwikkeling van de graafmachine met scheprad (Schaufelradbagger)

Ing. Anne-Marie T.M. Oudejans

De ontwikkeling van de graafmachines  met scheprad (Schaufelradbagger) verliep zo tot het begin van de twintigste eeuw naar verhouding eigenlijk langzaam en met horten en stoten. (Blog https://bruinkool.blogspot.nl/2017/04/de-eerste-graafmachines-met-scheprad.html )  Dit kwam vooral doordat men toen al beschikte over veel effectievere machines, zoals lepelgravers voor het afgraven van  hardere gesteentelagen en de effectief werkende emmerkettingmachines (Eimerkettenbagger)  voor het afgraven van het wat lossere gesteentemateriaal.
Een ander probleem was, dat de machines (centraal) aangedreven moesten worden met een stoommachine en moest  de aandrijvende kracht mechanisch over grotere afstanden getransporteerd worden. Men had toen nauwelijks of helemaal geen (kleinere) plaatselijke diesel- of elektromotoren. Daarbij kwam ook nog, dat men toen ook nog de goede transportbanden had, nodig voor een continu doorgaand afgraven. De graafmachines met scheprad zelf, de mechanische overbrengingen van de aandrijvende kracht en de transportbanden waren toen nog te veel gevoelig voor de slijtage, waaraan zij bij het graven onderhevig waren.

Triest genoeg gaf  de Eerste Wereldoorlog  de grootste aanzet tot de verdere ontwikkeling van de graafmachines met scheprad. De omstandigheden in de Eerste Wereldoorlog waren dusdanig dat de Duitsers voor een belangrijk deel van hun  energievoorziening  aangewezen waren op hun bruinkoolreserves. Daarbij kwam ook, dat er in Duitsland een ernstig te kort was aan een speciale slijtvastere staalsoort, nodig voor de schakels van een emmerkettingen.

In 1916 werd in de bruinkoolgroeve “Roberts Hoffnung” in  Bergwitz bij Bitterfeld voor Duitsland de eerste  graafmachine met scheprad  in gebruik genomen. De machine is gebouwd door Maschinenbau-Anstalt Humboldt uit Keulen-Kalk voor  het afgraven van de deklaag boven de kolen. De  bouw van de machine kwam  geheel overeen met die van een emmerkettinggraafmachine.  In feite kwam het er op neer, dat men in principe alleen de emmerketting verwisseld had voor een op en neer beweegbare graafarm met het scheprad.  Met een graafwiel van 6m  kon het apparaat 400 m³ gesteente per uur afgraven. (9600m³ per etmaal) 

De machine was draaibaar op een portaal als onderbouw gemonteerd, waarvan het portaal zelf en de afvoerwagens op rails liepen. Het afgegraven materiaal kon zo dus direct van de graafarm in de afvoerwagen worden gestort. 

Helaas is deze  machine slechts tot 1923 in bedrijf geweest en is hij vervolgens gesloopt en als schroot afgevoerd. Eerstens was hij door de  bouw boven op een portaal samen met de windvang door de graafwiel en -arm te onstabiel. Omdat door de oorlog ijzer en staal so-wie-so schaars was,  waren bepaalde onderdelen van de machine dan maar van hout gemaakt. (Alles met elkaar maakte dit, dat deze machine niet bestand was tegen de eigenschappen van het Bergwitzer deklaaggesteente.

In de periode direct na het einde van de eerste Wereldoorlog verbeterde Humboldt dit type schepradgraafmachine naar een apparaat, dat 300 m³ gesteente of kolen per uur kon afgraven ( dus 7200 m³ per etmaal). De graafarm was 16 m lang. Het scheprad  met zijn 8 scheppen had een diameter van 5,2 m. Voor zijn aandrijving waren 6 elektromotoren nodig, waarvan één voor het scheprad, één voor de lopende band één voor de draaiing van de graafarm, één voor de vertikale beweging van de graafarm en tenslotte twee elektromotoren voor het rijden van de machine. 

Geraadpleegde literatuur:
H.H. Cohrs, R Oberdrevenmann Giganten in Erd- und Tagebau pag 41
 Fahren mit einen Holzplattenband) Chronik des Braunkohlenbergbaues im Revier Bitterfeld Bd III pag. 19)
W. Durst en W. Vogt Der Schaufelradbagger 1986 p. 6-7
  Chronik des Braunkohlenbergbaues im Revier Bitterfeld Bd III pag. 19
Prof.  F. Orunewald Köln, „Technische Neuerungen im Betriebe der rheinischen Braunkohlengruben“  .Berg- und Hüttenmännische Zeitschrift “Glück Auf” van 5 mei 1923 pag 429 ev

De eerste graafmachines met scheprad (Schaufelradbagger) van eind 19e begin 20e eeuw

Ing. Anne-Marie Oudejans
Nadat de Romeinen met hun tympanum (Blog  https://bruinkool.blogspot.nl/2016/04/de-romeinse-tympanum-als-verre.html     en Leonardo Da Vinci (Blog  https://bruinkool.blogspot.nl/2016/03/voorlopers-van-de-huidige-graafreuzen.html    de eerste voorlopers van de graafmachines met een graafwiel of ‘scheprad’ (Schaufelradbagger)  hadden ontworpen, volgden met vallen en opstaan nog vele verdere ontwerppogingen . De eerste machines hadden hun graafwiel of ‘scheprad’  in het hart van de machine, waarbij  het ontgraven materiaal direct op de kant werd gestort. Hierdoor kon er met zo’n machine  alleen maar sleuven worden gegraven.  Uiteindelijk kwamen pas na de uitvinding van de stoommachine de ontwikkelingen van het scheprad (Schaufelrad) pas echt op gang.

Graafarm (Radausleger)

In Amerika verkreeg Christian Smith in 1881 patent (US 242 484) op een schepradgraafmachine met een graafarm.   De graafarm had  twee graafwielen met elk 4 graafemmers. Onder de graafarm, tussen de twee graafwielen,  liep  een lopende (afvoer)band. Via stortkokers viel het materiaal uit de graafemmers zijwaarts op de lopende band.          

Smith’s  stelsel van graafarm en lopende band kon niet alleen omhoog worden gehesen of omlaag worden gelaten maar was daarnaast ook (horizontaal)  draaibaar. Het geheel werd door stoom aangedreven en was op rails worden verplaatsbaar.  Op deze manier kon men met deze machine veel grotere oppervlakten en veel dikkere lagen grond afgraven en was de toepassing niet langer beperkt tot alleen  gleuven.

Problematiek bij het legen van de scheppen
Bij de (zijdelingse) afvoer via stortkokers van afgegraven materiaal vanuit het scheprad naar de lopende band bleek er teveel grond naast de lopende band te vallen. Verschillende uitvinders trachtten  ( US 287 563, Morton,  FR 387 439 Glockner) )  dit verlies te verminderen  door de afvoer uit het scheprad naar de lopende band niet zijdelings maar via een helling direct achter en onder het rad te laten gebeuren. Morton wilde daarbij de verliezen extra verder verkleinen door de scheppen te voorzien van automatisch intrekbare randen, hetgeen door de complexiteit en de slijtagegevoeligheid eveneens onvoldoende soulaas bracht.

   

Via verschillende uitvoeringen zelfs één met een scheprad  voor een emmerketting (S.J.  Loyd en A.R. Grossmidt)en één met het rad haaks op de transportband (US 533 376 Albert Roll) , kwam in 1913 George Eugene Schwandner (DE 271 118)  met een graafmachine met scheprad, waarbij het afgegraven materiaal weer zijdelings  uit de schep direct op de transportband kwam. De as van zijn graafwiel viel samen met de  as aan de ene kant van de lopende band. Verder had het wiel zelf voor elk van de vier scheppen  inwendig een schuine kant  van de schep naar de lopende band toe. , Deze machine luidde de uiteindelijk de vormgeving van de huidige graafwielmachines  met scheprad in.

Moerasbossen van woudreuzen en klimaatverandering,....

Ing. Anne-Marie T.M. Oudejans

Voor het ontstaan van de Rijnlandse, Middenduitse en Lausitzer bruinkool in Duitsland moeten we zo’n 5,5-23 miljoen jaar terug naar het Mioceen; de geologische periode, waarin de Alpen en de Himalaya werden gevormd, Australie en Antarctica gescheiden werden en de Zuidpool meer en meer door gletsjers werd overdekt.
Een gebied zich uitstrekkend vanaf ons eigen Limburg tot ver in Rusland lag afwisselend onder water of het was een moerassig kustgebied (Nederland zelf lag al die tijd geheel onder water)

                           

                                              Noordwest Europa zo'n 5,5-23 miljoen jaren geleden
                                                 (Bron Die entstehung der Braunkohle)

Voor de gehele aarde was het Mioceen door de toenmalige klimaatverandering een periode van afkoeling. Toch kwamen er perioden voor, waarin de aarde tijdelijk even weer wat opwarmde.
In de Duitse bruinkoolgebieden heerste in dit Mioceen lange tijd het zogeheten ‘Virginia-klamaat’. Dit klimaat dankt zijn naam aan de Amerikaanse staat Virginia, omdat het klimaat van toen vergelijkbaar is met het huidige klimaat van Virginia . Het gebied was overdekt met rietmoerassen afgewisseld met uitgestrekte verschillende soorten moeraswouden, zoals die nu in de Mississipidelta groeien. In de wouden groeide niet alleen veel Taxus-achtig naaldhout, maar ook reuzen zoals de Sequioia.

In het toenmalige warme klimaat groeiden er in de huidige bruinkoolgebieden uitgestrekte moerasbossen met - onder andere - Mammoetbomen of Sequioa's
(Bron  Prof. Dr. Raimond Below Befahrung des Tagebaues Garzweiler)   

In deze periode van uitbundige woudgroei  was er gelijktijdig een langzame en gestage bodemdaling, waardoor de vegetatie gedeeltelijk steeds onder water kwam te staan en afstierf. De bodemdaling was echter zo langzaam, dat de groei van de vegetatie het afsterven kon bijhouden. Op deze manier werd onder water de laag plantenmateriaal steeds dikker en omdat er geen zuurstof bij kwam, rotte dit materiaal niet weg.
De periode met dit warme klimaat werd niet alleen opgevolgd door een tijd waarin de aarde afkoelde door een kouder wordend klimaat, ook kwam er een sterkere beweging van de aardkorst. Hierdoor ontstonden rivieren, die slib, modder, gesteente van elders aanvoerden en afzetten op de plantenlaag. De plantenlaag kwam onder een steeds dikkere laag sediment te liggen, waardoor de druk en de temperatuur langzaam maar zeker steeds hoger werden en het zogeheten inkolingsproces kon beginnen.
Tussen Keulen en Aken resulteerde deze inkoling  uiteindelijk in de  nu ca 25 tot 100 meter dikke bruinkoollaag is. De diepte, waarop de bovenkant van deze kolenlaag ligt, varieert van nagenoeg aan de oppervlakte tot ca 370 m diep in de Tagebau Hambach .

ZW-NO doorsnede door het Rijnlandse Bruinkoolgebied. In de kleine kaart ligt Tgb Inden links onder, Tgb Hambach in het midden en middenboven de Tagebau Garzweiler met daaraan vast nog enkele "oude", reeds verlaten bruinkoolwinningen (Bron  Prof. Dr. Raimond Below Befahrung des Tagebaues Garzweiler)  


Overigens wisselden  gedurende het Mioceen en de latere geologische tijdvakken dergelijke perioden van sterke moerassige plantengroei en afdekking daarvan door sediment elkaar af en ontstonden meer van dergelijke bruinkoollagen, al zijn die over het algemeen niet zo dik geworden.

In het Lausitzer bruinkoolgebied zijn de kolenlagen niet zo dik als in het Rijnland maar de belangrijkste kolenlaag: 10-15   m dikke Zweiter  Lausitzer Kohleflöz ligt bijvoorbeeld in de Tagebau Nochten op 65-100 meter ook minder diep . In Nochten wordt overigens ook de bruinkool van de 3 meter dikke Erste Lausitzer Kohleflöz gewonnen. Deze laag ligt daar op 20-40 m diepte.

Doorsnede door de ondergrond van de Tagebau Nochten in de Lausitz
(Foto: Anne-Marie Oudejans mei 2016)

Kunnen wij ons dit heden ten dage nog voorstellen?

Ing. Anne-Marie T.M. Oudejans

Ook al wordt bruinkool vaak  in dagbouw wordt gewonnen en gaat de blog dit keer hier niet over

Maar toch

Het is een serie plaatjes, waar we met z’n allen met de huidige moderne winningsmethoden in het Westen, wel eens bij stil mogen staan.

                                            

Die oproep wil ik dan in het bijzonder doen aan al die mopperaars, die de moderne (dagbouw-) mijnen hier in het Westen dicht willen hebben.

 Met gevolg dat, zolang we de (bruin- en/of steen)kolen nog nodig hebben, ze van elders gehaald zullen worden. 

De winning daar zal dan wellicht niet meer zo erbarmelijk aan toe gaan als op deze afbeeldingen.  Al zal het hier en daar misschien niet eens zo veel schelen......Zeker is wel, dat in een aantal landen nog steeds ook kinderen (ondergronds )

moeten werken……. 

(De afbeeldingen zijn allemaal afkomstig van de Facebookpagina "Bobs Minerslamp)