er Bergbau des Altertums war kein Tiefbau, sondern nur ein Tagebau. Die technischen Mittel konnten daher die denkbar einfachsten sein; denn bei einem Tagebau bietet die Herausschaffung des geförderten Erzes und des Grundwassers keinerlei Schwierigkeit. Zur Erzielung der erforderlichen Leistung waren wegen der fehlenden technischen Mittel naturgemäß zahlreiche Arbeitskräfte erforderlich. Es darf uns daher nicht in Erstaunen setzen, wenn uns berichtet wird, daß in den Silberbergwerken von Laurion bei Athen mehrere Tausende von Sklaven tätig waren.
In Deutschland wurde der Bergbau zuerst als Tiefbau betrieben; der Tiefbau erschwert das Herausschaffen von Erz und Wasser nicht nur darum, weil die Hubhöhe größer ist, sondern vor allem deshalb, weil für diesen Transport nur der enge Querschnitt des Schachtes zur Verfügung steht. Man war daher gezwungen, technische Mittel, d. h. leistungsfähige Hebemaschinen für Wasserhaltung und Erzförderung zu Hilfe zu nehmen.
Die Dienstbarmachung der Naturkraft war schon durch den Tiefbau allein zu einer Notwendigkeit geworden; dazu kam, daß die Lebenshaltung in dem rauhen nordischen Klima eine weit kostspieligere war als im sonnigen Italien, und daß die Menschenkraft bei uns daher schon damals weit höher im Werte stand wie im Süden.
Eine Nachricht über die Entwicklung des Bergbaues im südlichen Deutschland übermittelt uns Vannuccio Biringuccio (um 1540), der in seiner »Pirotechnia« nach der Übersetzung von Theodor Beck folgendes berichtet:
»Ich erinnere mich, in Deutschland, wo solche Kunst vielleicht am meisten in der ganzen Christenheit blüht und geübt wird, nicht nur die Anordnung der Schacht- und Flammöfen, sondern auch die Aufbereitungsarbeiten gesehen zu haben.«
»Ich suchte Gelegenheit, von anderen etwas abzusehen, und ging deshalb zweimal nach Deutschland, um die Gruben zu sehen, welche in diesem Lande sind, und um mir Erfahrung zu sammeln.«
»Und als es später dazu kam, daß ich wieder nach Hochdeutschland zurückkehrte, suchte ich mit noch größerem Fleiße als zuerst mich dort umzusehen, und zwar in Sbozzo (Schwaz), Plaiper (Bleiberg), Ispruch (Innsbruck), Alla (Hall) und Arotimbergh (Rattenberg).«
Ein ausführliches Werk über den deutschen Bergbau im 15. Jahrhundert hat uns Georg Bauer, genannt Agricola, hinterlassen, der 1490 bis 1555 lebte. Sein Werk führt den Titel: »Bermannus, sive de re metallica.« Sein wechselvolles und arbeitsreiches Leben schildert Theodor Beck in anziehender Weise.
Aus diesem Werk geht zunächst hervor, daß schon damals (1550) die Erzwagen auf hölzernen Schienen liefen, daß also die Spurbahnen nicht eine englische, sondern eine deutsche Erfindung sind.
Fig. 20 (entnommen aus Beck S. 131) und Fig. 21 (entnommen aus Beck S. 132) geben ausgezeichnet klare Darstellungen von Fördermaschinen mit Göpelbetrieb. Auf der letzteren Figur ist sehr deutlich die Bremse dargestellt, welche zum Stillhalten der Fördermaschine dient: der Arbeiter setzt sich auf das an der Bremsstange angebrachte Querholz, sobald er die Fördermaschine anhalten will.
Fig. 22 (entnommen aus Beck S. 142) zeigt in sehr anschaulicher Weise eine Fördermaschine, die durch ein Kehrrad betrieben wird, d. h. durch ein Wasserrad mit einem rechtsgängigen und einem linksgängigen Schaufelkranz. Man erkennt deutlich die beiden Zuaufschützen, von denen der eine geschlossen ist, während der andere geöffnet ist; man sieht den Steuermann, der die beiden Schützen bedient und die beiden Hilfsarbeiter, welche das Entleeren der Fördergefäße besorgen. Ein vierter Mann bedient die Bremse. Diese Maschine hatte ein Kehrrad von 10,40 m Durchmesser, die Welle war 60 cm stark und 10,40 m lang. Die Bremsscheibe hatte 1,80 m Durchmesser und war 30 cm breit. Es wurden also diese Fördermaschinen bereits in ansehnlichen Abmessungen ausgeführt; sie waren in ihren Einzelheiten den damaligen Herstellungsmethoden durchaus angepaßt und in der Gesamtordnung wohl durchdacht; für die damalige Zeit stellen sie eine erstaunliche Leistung dar.
Von dieser Zeit — um 1500 — bis zum Jahre 1800 bleibt die typische Gestaltung der Fördermaschinen unverändert. Aus dem Jahre 1826 liegt uns ein sehr umfangreiches und wertvolles Werk vor: »Ausführliches System der Maschinen-Kunde« von Prof. Langsdorf, ordentlichem Lehrer der Mathematik zu Heidelberg.
Kennzeichnend für das unbefangene Urteil dieses Verfassers sind die einleitenden Sätze, die er seinem Werk vorausschickt:
»Die Wichtigkeit einer Zusammenstellung von Lehren, die zur industriellen Mechanik gehören, ist allgemein anerkannt. Aber hat die industrielle Mechanik weniger Bedeutung als die Mechanik überhaupt? und haben wir nicht Anleitungen zu letzterer, selbst in unserer Muttersprache zum Überfluß? Man nehme Euler oder Lagrange, oder Kästner und ähnliche Werke zur Hand: Von besonderen Zwecken der Bewegung ist in diesen Behandlungen der allgemeinen Mechanik nicht die Rede, daher auch nicht von Anordnungen zur Erreichung bestimmter Zwecke; mit letzteren geht die Wissenschaft in die Technik über, die der reinen Wissenschaft, und oft genug auch dem Subjekte, das sie besitzt, ganz fremd ist.«
»Karsten ging ungleich weiter als Kästner; er betrachtet schon mannigfaltige Maschinen, die für das bürgerliche Leben von großer Wichtigkeit sind. Ich glaube aber den großen Verdiensten dieses trefflichen scharfsichtigen und gründlichen Mathematikers unbeschadet bemerken zu dürfen, daß er, ich möchte sagen, zu sehr Mathematiker war.«
»Es ist nicht das künstliche Gewebe von Reihen und Kombinationen, was uns zu brauchbaren Resultaten führt; es ist ein geübtes praktisches Talent, das durch Mannigfaltigkeit von Beobachtungen zusammenwirkender Kräfte und dazu dienlicher Organe geleitet, die mannigfaltigen Kräfte und Organe aufzusuchen gewöhnt ist, deren Verein zu einer bestimmten Wirkung führt, jenes Talent, wodurch Belidor, v. Baader, v. Reichenbach sich zu Lehrern in diesem Fache erhoben — nicht die bewunderten Kunstgriffe der neuen Analysis, die dabei nicht einmal ihre Anwendung finden.«
In diesem Werk findet sich eine vorzügliche Darstellung der technischen Mittel des damaligen Bergbaues. Unter anderem sind dort die von dem bayerischen Ingenieur v. Reichenbach in Berchtesgaden ausgeführten, noch heute erhaltenen Wassersäulenmaschinen eingehend dargestellt, die ein Jahrhundert hindurch in Betrieb gewesen sind.
Fig. 23 (entnommen aus Langsdorf 2. Band, Taf. 48) gibt ein klares Bild einer im Freiberger Revier aufgestellten Fördermaschine mit Göpelbetrieb. Die Abmessungen, Geschwindigkeiten und Leistungen dieser Maschine werden vom Verfasser genau mitgeteilt; diese Angaben sind hier auf modernes Maßsystem umgerechnet, um dem Leser einen unmittelbaren Vergleich zu ermöglichen.
Der Verfasser fügt noch folgende Bemerkungen hinzu: »Die größte Förderteufe, auf welche man in Sachsen die Pferdegöpel anwendet, beträgt 140 Lachter.« »Man rechnet, daß die Reparaturkosten in 15 Jahren den Anlagekosten gleichkommen.«
»Die bei einem solchen Göpel beschäftigten Arbeiter sind: ein Knecht zum Antreiben der Pferde, ein Treibmeister zum Stürzen, ein Anschläger zum Füllen der Tonne und ein Ausläufer zum Wegführen der Fördermasse aus dem Treibhause.« »Beim Schemnitzer Bergbau in Ungarn, wo der Mangel an Aufschlagwasser die Zahl der Wassergöpel sehr beschränkt, verlangt man von den Pferdegöpeln weit mehr als in Sachsen.« Teufe 200 Klafter, 4 Paar Pferde, jedes Paar an einem besonderen Göpelarm. Verhältnis von Göpelarm zu Trommelradius = 2 : 1.
Der Verfasser beschreibt dann weiter eine sehr primitive aber durchaus wirksame Senkbremse für größere Teufen mit folgenden Worten:
»Da in sehr tiefen Schächten, bei Anwendung einer zylindrischen Trommel, das Gewicht des Seils der leeren Tonne, sobald diese dem Füllort nahe kommt, das Übergewicht über die Last der vollen Tonne bekommt, so wird zur gehörigen Zeit ein sog. Göpelhund am Zugkranz angehängt, der aus zwei mit Steinen beschwerten Hölzern besteht und durch seine Reibung auf der Rennbahn das allzuschnelle Umgehen der Welle verhindert.«
Fig. 24 stellt eine besondere Ausführungsform von Wasserrad-Fördermaschinen dar. Es war nämlich zur Ausnutzung des Gefälles in vielen Fällen zweckmäßig, das Wasserrad soweit unter Tag aufzustellen, daß das Abfallwasser durch einen vorhandenen Stollen seitwärts an der Berglehne herauslaufen konnte. Die Trommelwelle mußte aber naturgemäß über Tag liegen. Es ergab sich daher die Notwendigkeit, die hochliegende Trommelwelle durch Kurbeln und Schubstangen von der tiefliegenden Wasserradwelle aus anzutreiben. Da die hölzernen Schubstangen mit ihren einfachen Angenlagern für die Aufnahme von Zerknickungsbeanspruchungen und von Wechseldrücken wenig geeignet gewesen wären, so sind vier Schubstangen ausgeführt, die stets nur auf Zug beansprucht sind. Die Kurbeln sind als Schmiedestücke mit doppelter Kröpfung ausgebildet.
Aus dem Bild ist ersichtlich, daß das Kehrrad aus dem Jahr 1800 dem von Agricola 1500 mitgeteilten aus dem Jahre 1500 durchaus gleichartig ist.
Trotzdem bei diesen Fördermaschinen nahezu alle Teile, namentlich die Wellen und Seiltrommeln aus Holz hergestellt sind, sind doch bereits Mittel angegeben, welche es gestatten, die eine Seiltrommel auf der Welle während des Stillstandes soweit zu verdrehen, und wieder festzusetzen, daß aus verschiedenen Teufen gefördert werden kann.
Die Anlagekosten einer Wasserrad-Fördermaschine ohne Zu- und Ableitung aber einschließlich des Triebhauses gibt der Verfasser zu 500 Talern sächsisch an.
Wie typisch derartige Wasserrad-Fördermaschinen geworden waren, geht daraus hervor, daß sie in ähnlicher Art auch in Norwegen verwendet wurden. Borgnis beschreibt in seinem Werk »Traité complet de Mécanique appliquée aux Arts«, Paris 1815 eine Maschine dieser Art, die in dem Silberbergwerk Kongsberg in Norwegen in Betrieb war. Aus Fig. 25 (entnommen aus Borgnis Taf. 19) ist ersichtlich, daß die Maschine zugleich zur Wasserhaltung und zur Förderung dient. Das Wasserrad ist hier nicht als Kehrrad ausgebildet, sondern läuft stets in derselben Richtung um und treibt mittels einer Kurbel, eines Gestänges und zweier Kunstkreuze zwei Pumpengestänge an. Das Gestänge ist doppelt ausgeführt, damit nur Zugbeanspruchungen auftreten. Von den beiden Kunstkreuzen aus wird die Trommelwelle durch Klinken bewegt. Die Bewegung der Fördergefäße ist also keine stetige, sondern eine absetzende. Da die Teufe nur eine sehr geringe ist, wie aus der Anwendung von Ketten anstatt der sonst üblichen Seile und aus der geringen Trommelbreite geschlossen werden kann — etwa 50 m —, und da die Hubgeschwindigkeit bei dem großen Durchmesser des Wasserrades — 13 m — und dem geringen der Kettentrommel — 2 m — ebenfalls nur eine sehr geringe gewesen sein kann, so dürfte die absetzende Bewegung keine Nachteile gehabt haben. Das Stillsetzen der Kettentrommeln wurde einfach durch Ausheben der Klinken bewirkt, während das Wasserrad und die Pumpengestänge stetig weiterliefen.
Fördermaschinen mit Wasserrad-Antrieb haben sich bis in die Mitte des 19. Jahrhunderts erhalten. So ist in der »Enzyklopädie« des Prof. Hülße aus Chemnitz vom Jahre 1844 noch eine Darstellung eines Kehrrades mit Bremswerk mitgeteilt.
Auch Fördermaschinen, die durch Wassersäulenmaschinen betrieben wurden, scheinen ausgeführt gewesen zu sein. Wenigstens läßt eine Nachricht von Langsdorf darauf schließen. Vermutlich aber haben diese Maschinen der damaligen Fabrikation weit größere Schwierigkeiten bereitet als die so sehr einfachen und zweckmäßigen Wasserräder, die unmittelbar die drehende Bewegung der Seiltrommel erzeugten.