Natursteingewinnung

Die Natursteingewinnung verbindet Geologie, präzise Technik und umsichtiges Arbeiten. Dieser Beitrag erläutert, wie feste Gesteine wie Granit, Kalkstein, Sandstein, Basalt oder Marmor schonend aus dem Fels gelöst, zu Blöcken geformt und für ihre weitere Nutzung vorbereitet werden. Dabei werden Verfahren, Werkzeuge und sicherheitsrelevante Aspekte ebenso beleuchtet wie Schnittstellen zu Einsatzbereichen wie Betonabbruch und Spezialrückbau, Entkernung und Schneiden, Felsabbruch und Tunnelbau, Natursteingewinnung sowie Sondereinsatz. Ein besonderer Fokus liegt auf vibrationsarmen Methoden wie dem hydraulischen Spalten mit Stein- und Betonspaltgeräten und Steinspaltzylindern mit hohem Spaltdruck, die in sensiblen Umfeldern und bei hohen Qualitätsanforderungen eine zentrale Rolle spielen. Neben der reinen Gewinnung rücken Ressourceneffizienz, dokumentierte Qualität und emissionsarme Prozesse in den Vordergrund.

Definition: Was versteht man unter Natursteingewinnung?

Unter Natursteingewinnung versteht man das planmäßige Lösen, Bergen und Bereitstellen von festem Gestein aus einem Steinbruch oder Felsaufschluss. Ziel ist es, nutzbare Rohblöcke oder Bruchsteine in definierter Qualität und Abmessung zu gewinnen. Je nach Verwendungszweck unterscheidet man grob zwischen der Gewinnung von Werkstein (z. B. Fassadenplatten, Pflaster, Massivbauteile) und Schotter/Edelsplitten für den Verkehrs- und Ingenieurbau. Die Methoden reichen vom kontrollierten Sprengen über seilsägenbasiertes Trennen bis hin zum hydraulischen Spalten, das mit geringen Erschütterungen und reduzierter Rissbildung arbeitet. Die Auswahl der Methode hängt von Gesteinsbeschaffenheit, geologischen Trennflächen, Umweltauflagen und dem gewünschten Produkt ab. Gewinnungsstätten sind in der Regel offene Steinbrüche im Tagebau; untertägige Lösungen bleiben besonderen geologischen und wirtschaftlichen Konstellationen vorbehalten.

Verfahren und Arbeitsablauf in der Natursteingewinnung

Der typische Ablauf beginnt mit der Erkundung und Planung, gefolgt von der Erschließung der Lagerstätte, dem Entfernen von Abraum und der Freilegung der Gewinnungsfront. Es schließen sich Primärtrennungen entlang natürlicher Klüfte oder künstlich angebrachter Trennflächen an. Je nach Zielprodukt erfolgt anschließend die sekundäre Formgebung zu Rohblöcken, ihre Qualitätsprüfung, Zwischenlagerung und der Abtransport. Neben klassischen Methoden gewinnen emissionsarme Techniken an Bedeutung: Stein- und Betonspaltgeräte sowie Steinspaltzylinder, gespeist über Hydraulikaggregate für kontinuierlichen Spaltdruck, ermöglichen kontrollierte Trennschnitte ohne signifikante Sprengerschütterungen – ein Vorteil in der Natursteingewinnung, im Felsabbruch und Tunnelbau sowie bei Sondereinsatz in schwingungssensiblen Bereichen. Ergänzend tragen Nassbohren und wassergeführte Arbeitsprozesse zur Staubminderung und zum geringeren Werkzeugverschleiß bei.

1. Erkundung und Modellierung: Geologische Aufnahme, Probenahme, Festigkeits- und Spaltbarkeitsanalyse, Ableitung eines tragfähigen Lagerstättenmodells.
2. Erschließung: Anlage von Zufahrten, Rampen und Arbeitsbühnen, Herstellung sicherer Kipp- und Ladebereiche.
3. Primärtrennung: Ansetzen von Vor- und Entlastungsschnitten entlang natürlicher Trennflächen oder definierter Bohrbilder.
4. Sekundärformgebung: Zuschnitt der Rohblöcke auf transport- und marktgerechte Maße, Kantenbereinigung.
5. Qualität und Logistik: Prüfung, Kennzeichnung, Zwischenlagerung und Ladungssicherung für den Abtransport.
6. Infrastrukturpflege: Anpassung von Verkehrswegen und Anlagen, häufig mit Betonzangen umgesetzt.

Geologische Grundlagen und Trennflächensteuerung

Die Geologie bestimmt die Gewinnungsstrategie. Gesteine besitzen natürliche Schwächezonen wie Schichtung, Kluftsysteme und Störungen. Diese anisotropen Eigenschaften definieren die wirtschaftlich sinnvolle Blockgröße und die Orientierung der Trennschnitte. Neben der Makrostruktur beeinflussen auch mikrokluftige Zonen, Adern und Verwitterungssäume das Spaltverhalten und die Ausbeute.

Kluftabstände, Lagerung und Blockdimensionen

Weitständige Klüfte begünstigen große Rohblöcke, engständige Klüfte begrenzen die Abmessungen. Die Ausrichtung der Schnitte erfolgt idealerweise parallel zu natürlichen Trennflächen, um Materialverluste zu minimieren und Eigenspannungen zu reduzieren. Bankhöhe, Lagerfugen und Streichrichtung der Klüfte bestimmen die optimale Anordnung von Vor- und Nachschnitten sowie die Lage der Entlastungsspalten.

Bohrbild und Trennlinien

Bohrlochabstände, -durchmesser und -tiefen werden auf Gesteinstyp und gewünschte Trennlinie abgestimmt. Ein gut geplantes Bohrbild ist die Grundlage für effizientes hydraulisches Spalten oder den Einsatz anderer Trenntechniken. Wichtige Parameter sind Randabstand, Versatz der Bohrreihe, Lochqualität (Geradheit, Rundlauf) und die kontrollierte Bohrtiefe zur Vermeidung von Überbohrungen.

Werkzeuge und Maschinen: vom Bohrloch bis zum Spalt

Die Auswahl der Ausrüstung richtet sich nach Zielgeometrie, Gesteinsfestigkeit und Umfeldbedingungen. In der Praxis kommen unterschiedliche Werkzeuge zum Einsatz, die sich funktional ergänzen.

• Bohrgeräte und Bohrkronen: Leistungsangepasste Systeme für Trocken- oder Nassbohren, abgestimmt auf Lochdurchmesser, Bohrtiefe und Gestein.
• Stein- und Betonspaltgeräte: Hydraulisch betätigte Systeme, die in Bohrlöcher eingesetzt werden und durch kontrollierten Spreizdruck entlang einer Trennlinie spalten.
• Steinspaltzylinder: Robuste, kompakte Spaltsysteme für Bohrloch- oder Oberflächenanwendungen mit hohem Spaltdruck bei geringer Vibration.
• Hydraulikaggregate: Energiequelle der hydraulischen Werkzeuge; die Auslegung richtet sich nach Druck, Volumenstrom und Einsatzdauer. Aspekte wie Ölqualität, Temperaturmanagement und Druckhaltung sind entscheidend für Reproduzierbarkeit und Standzeit.
• Kombischeren und Multi Cutters: Für sekundäre Arbeiten an Bruchkanten, das Zuschneiden von Vorsprüngen oder das Separieren von Anhaften; in der Natursteingewinnung eher ergänzend.
• Betonzangen: Vorwiegend im Betonabbruch und Spezialrückbau und bei der Entkernung und Schneiden von Betonbauteilen eingesetzt; im Steinbruchumfeld relevant für Infrastrukturmaßnahmen (Fundamente, Rampen, Anlagenumbauten).
• Stahlscheren und Tankschneider: Für metallische Einbauten, Leitungen oder Tankkörper in Werk- und Nebenanlagen; typischer Sondereinsatz in der Peripherie der Gewinnung.

Hydraulisches Spalten in der Natursteingewinnung

Das hydraulische Spalten hat sich als präzises, leises und materialschonendes Verfahren etabliert, wenn Schwingungen, Staubentwicklung und Rissbildung minimiert werden sollen.

Prinzip und Vorgehensweise

Nach dem Setzen eines geeigneten Bohrbilds werden Stein- und Betonspaltgeräte oder Steinspaltzylinder positioniert. Über das Hydraulikaggregat wird Spaltdruck aufgebaut, der die Trennfuge Schritt für Schritt fortschreibt. Der Prozess ermöglicht eine sehr genaue Steuerung der Rissausbreitung. Eine moderat ansteigende Druckrampe, das Nachsetzen der Werkzeuge und das sequentielle Arbeiten von der Entlastungs- zur Trennlinie erhöhen die Reproduzierbarkeit und Blockqualität.

Vorteile in sensiblen Umgebungen

• Geringe Erschütterungen und reduzierte Lärmemissionen
• Höhere Blockausbeute durch minimierte Randrisse
• Gute Steuerbarkeit in der Nähe von Bauwerken, historischen Anlagen oder geologisch komplexen Zonen
• Reduzierte Staub- und Partikelbelastung bei Kombination mit Nassbohren

Betonzangen im Umfeld der Natursteingewinnung

Betonzangen werden in der Natursteingewinnung nicht zum Lösen von Gestein eingesetzt, spielen aber eine wichtige Rolle im Umfeld des Steinbruchs. Beim Umbau oder Rückbau von Betonfundamenten, Silos, Brechergebäuden und Zufahrtsrampen ermöglichen sie kontrolliertes Abtragen in den Einsatzbereichen Betonabbruch und Spezialrückbau sowie Entkernung und Schneiden. So lassen sich Produktionsabläufe anpassen, Verkehrswege optimieren und Sicherheitszonen erweitern, ohne die Gewinnungsfront zu beeinträchtigen. Selektiver Rückbau mit angepasster Zangenkinematik unterstützt zudem sortenreine Trennung und Recyclingfähigkeit.

Qualitätssicherung und Blockausbeute

Die Wirtschaftlichkeit hängt von der Rohblockqualität und der Ausbeute ab. Risse, Lunker, Farbänderungen oder Schieferungen beeinflussen die Verwertbarkeit. Eine umsichtige Trennflächensteuerung, kurze Hebelarme beim Lösen und ein passendes Bohrbild erhöhen die Quote marktgängiger Blöcke. Digitale Geometrieerfassung und dokumentierte Prüfabläufe (Sicht- und Klangprüfung, Maßkontrolle) schaffen Transparenz über Chargen und Trends.

Praktische Maßnahmen

• Sorgfältige geologische Kartierung der Kluftsysteme
• Anpassung von Bohrlochabstand und Tiefe an Gesteinsanisotropien
• Schrittweises Spalten mit moderaten Druckstufen zur Risskontrolle
• Regelmäßige Sicht- und Klangprüfung sowie dokumentierte Maßkontrollen
• Nassbohren und Randzonenschutz zur Minimierung von Ausbrüchen
• Erschütterungs- und Rissmonitoring an sensiblen Bauwerken und in kritischen Gesteinszonen

Emissionen, Arbeitsschutz und Genehmigungen

Staub, Lärm und Erschütterungen sind zentrale Themen in der Natursteingewinnung. Hydraulisches Spalten reduziert diese Emissionen, ersetzt aber nicht die Pflicht zu organisatorischen und technischen Schutzmaßnahmen. Ein überwachtes Emissionsmanagement mit definierten Grenzwerten und Protokollierung erhöht die Rechtssicherheit und unterstützt Genehmigungsprozesse.

Typische Schutzmaßnahmen

• Staubbindung durch Wassernebel und gezielte Absaugung
• Lärmminderung durch kapselnde Arbeitsweisen und zeitliche Steuerung
• Erschütterungskontrolle durch vibrationsarme Verfahren
• Persönliche Schutzausrüstung und abgesicherte Arbeitsräume
• Echtzeitmonitoring von Lärm- und Erschütterungswerten mit dokumentierten Eingriffsschwellen

Rechtliche Rahmenbedingungen sind regional unterschiedlich. Genehmigungen, Naturschutzauflagen und Arbeitsschutzvorgaben sind grundsätzlich zu beachten; individuelle Bewertungen und Abstimmungen mit den Behörden sind empfohlen.

Schnittstellen zu Felsabbruch und Tunnelbau

Die Prinzipien der Natursteingewinnung lassen sich auf Felsabbruch und Tunnelbau übertragen: Vor- und Nachschnitte, Entlastungsspalten und gezielte Trennlinien verbessern Profilgenauigkeit und verringern Nacharbeit. Hydraulisches Spalten wird in schwingungskritischen Bereichen genutzt, etwa nahe sensibler Infrastruktur oder in Gesteinen mit ungünstigen Spannungslagen. In der Vortriebsvorbereitung können definierte Spaltfugen das Anrissverhalten steuern und damit die Stabilität der Ortsbrust unterstützen.

Weiterverarbeitung und Logistik

Nach der Gewinnung folgen Transport, Lagerung und Bearbeitung (z. B. Sägen, Schleifen, Oberflächenveredelung). Ein schonender Umgang mit Rohblöcken verhindert Vorschäden. Infrastrukturelle Eingriffe im Steinbruch – etwa Anpassungen von Betonbauwerken – werden häufig mit Betonzangen umgesetzt, damit Materialflüsse und Sicherheitswege optimal funktionieren. Ergänzend sind Kippkanten, Ladungssicherung und die Minimierung von Umlagerungen zentrale Hebel für Effizienz und Schadensprävention.

Best Practices für Planung und Ausführung

• Planung: Geologische Modelle mit realistischem Kluftbild, abgestimmtes Bohr- und Spaltkonzept
• Technik: Hydraulikleistung auf Werkzeug und Gestein abstimmen; Dichtheit und Druckhaltung regelmäßig prüfen
• Prozess: Schrittweises Vorgehen, Trennfortschritt beobachten, Anpassungen unmittelbar umsetzen
• Dokumentation: Systematische Erfassung von Ausbeute, Rissbildern und Emissionen zur kontinuierlichen Verbesserung
• Sicherheit: Klare Sperr- und Gefahrenbereiche, definierte Hebevorgänge und Kommunikation am Einsatzort

Typische Fehlerquellen und ihre Vermeidung

• Unpassendes Bohrbild: führt zu unkontrollierter Rissausbreitung – Abhilfe durch geologisch abgestimmte Bohrlochparameter
• Überzogene Druckstufen: begünstigen Randabsprengungen – sanfte Druckrampe wählen
• Missachtung der Kluftorientierung: mindert Blockausbeute – Schnitte an natürliche Trennflächen anpassen
• Unzureichende Emissionskontrolle: Risiko für Menschen und Umwelt – Staub, Lärm und Erschütterungen aktiv managen
• Mangelnde Wartung der Hydraulik: erhöht Ausfallrisiken – Dichtungen, Schläuche und Ölzustand präventiv prüfen

Wann welches Werkzeug sinnvoll ist

Für großformatige, rissarme Blöcke bieten sich vibrationsarme Trennungen an: Stein- und Betonspaltgeräte und Steinspaltzylinder erzeugen berechenbare Trennfugen. In heterogenen oder eng geklüfteten Zonen kann eine Kombination aus Spalten und mechanischem Abtragen mit Kombischeren oder Multi Cutters sinnvoll sein. Arbeiten an Betonbauteilen der Steinbruchinfrastruktur erfolgen effizient mit Betonzangen; metallische Komponenten werden mit Stahlscheren und – im Sondereinsatz – mit Tankschneidern bearbeitet.

• Schwingungssensible Bereiche: Hydraulisches Spalten zur Minimierung von Erschütterungen und Randrissen.
• Eng geklüftete oder heterogene Zonen: Kombinierter Ansatz aus Spalten und mechanischem Abtrag zur Profilkorrektur.
• Infrastruktur und Peripherie: Betonzangen für Beton, Stahlscheren und – im Sondereinsatz – Tankschneider für metallische Einbauten.