Explosionsschutz im Bergbau ISicherheit, Wirtschaftlichkeit ...

Explosionsschutz im Bergbau
I Sicherheit, Wirtschaftlichkeit, Umweltschutz 1 )
DIN-Preis 2006 "Nutzen der Normung"
Ass. des Bergfachs,
Dr.-Ing. flmor Fuchs
ist Leiter der Hauptstelle für das Grubenrettungswesen
der Deutsche SteinkohLe AG,
Ensdorf und Herne, sowie Obmann des
FABERG·Arbeitsausschusses "Explosionsschutz"
und Vorsitzender der
CEN(TC 305/WG 5.
ExpLosionsereignisse in Bergwerken müssen wegen ihrer verheerenden Auswirkungen
auf Menschen und Sachen unter aUen Umständen vermieden werden.
Mit zunehmender Industrialisierung und Demokratisierung einer Gesellschaft wächst
die Bedeutung der Sicherheit am Arbeitsplatz. Höherer Wohlstand für größere Teile
der Allgemeinheit und eine einschätzbare Zukunftsperspektive verschaffen zunehmend
ethischen Grundsätzen und Regeln zum Schutz des menschlichen Lebens die
notwendige Anerkennung. Die Schaffung von Sicherheit wird für immer mehr Betriebe
gleichrangiges Unternehmensziel.
In diesem Sinne wurden in den zurückliegenden sieben Jahren harmonisierte Europäische
Normen erarbeitet und ihre Umsetzung im europäischen Bergbau vorwärtsgetrieben.
Die konsequente Anwendung dieses Regelwerkes
und die damit verbundenen
hohen Steigerungsraten beim Export in
Deutschland entwickelter und hergestellter
Geräte und Bergbaumaschinen, die
nach diesen Europäischen Normen gebaut
werden, zeigen die weltweite Bedeutung
der Normen. So ist es geplant,
die europäischen Bergbaunormen zum
Explosionsschutz in internationale Normen
zu überführen. Entsprechende Gespräche
über die Gründung eines 150­
Komitees zum Explosionsschutz finden
zurzeit statt.
Dabei ist zu berücksichtigen, dass ein
ständig zunehmender Anteil der untertägig
gewonnenen Steinkohle, dem be-
m Januar 2007
IAss. des Markscheidefachs,
Dipl.-Ing. Hons Georg Blosgude
ist wissenschaftlicher Mitarbeiter und
Referent 1m Normenausschuss Bergbau
(FABERG) im DIN. Essen.
deutendsten Energieträger, aus industriellen
Schwellenländern stammt, deren
Sicherheitsniveau verglichen mit demjenigen
eines westeuropäischen Bergwerks
um Jahrzehnte zurückliegt. Geschieht die
Einführung solcher europäischer 5icherheitsnormen
mit Bedacht, so wird sich
auch in diesen Ländern ein signifikanter,
konkreter Nutzen der Normung sowohl
für die Anwender als auch die Gerätehersteiler
einstellen. Denselben Weg ist der
deutsche Steinkohlenbergbau in den zurückliegenden
50 Jahren ebenfalls gegangen
und hat von der Einführung der
Normen sicherheitlieh, wirtschaftlich und
durch Schonung der Umwelt profitiert.
Jüngste Entwicklungen zeigen, dass die
Hoffnungen nicht unbegründet sind: Bei
seinem Deutschlandbesuch im November
2005 informierte sich der chinesische
Staatspräsident Hu Jintoo unter anderem
auch über die Möglichkeiten des Einsatzes
deutscher Sicherheitstechnik in
chinesischen Gruben.
Durch die Entwicklung des präventiven
Explosionsschutzes, z. B. durch leistungsstarke
Belüftung (Wetterführung)
mit Gasabsaugung, können die Entstehung
explosionsfähiger Atmosphären
weitgehend verhindert und Produktionsausfälle
durch unzulässige Gasgehalte
schon im Vorfeld vermieden werden.
Ebenso wichtig sind Maßnahmen
zur Verhinderung elektrischer und nichtelektrischer
Zündquellen an Maschinen.
Die Anzahl der auftretenden Explosionsereignisse
wurde hierdurch drastisch reduziert.
Um die Auswirkungen einer Explosion
auf den unmittelbaren Bereich
ihrer Entstehung zu begrenzen, wurden
Normen für 5chutzsysteme, z. B. Wassertrogsperren,
Wetterbauwerke und Explosionslöschanlagen
an Maschinen, verabschiedet.
Durch die Vermeidung von
Arbeitsunfällen konnte die Anzahl der
bei einem Ereignis betroffenen Personen
sehr stark verringert werden, was sich
auch kostenmäßig für die Betriebe günstig
auswirkt.
Die Anerkennung des Normenwerkes
durch die Bergbehörden als Ersatz eigener
bergbehördlicher Regelungen hat die
Anwendung der Normen stark beschleunigt
und noch wirtschaftlicher gemacht.
Durch Optimierung von Betriebsabläufen
und Materialflüssen konnte die Produktivität
erhöht werden. Die Einsparung von
Material-, Energie-, Zeit- und Personalkosten
ist ein weiterer Faktor zu einer
Verbesserung der Wirtschaftlichkeit bei
der 5teinkohleproduktion. Infolge der
zunehmenden Standardisierung können
1) Dieser Beitrag wurde mit dem ersten Preis im DIN­
Preis-Wettbewerb wNutzen der Normung" 2006 ausgezeichnet.
Der Preis wurde am 7. November 2006
im Rahmen der Festveranstaltung "Weltfaktor Normung"
an die Verfasser überreicht.

Bild 4: Wetterbauwerke zur Wettertenkung für die Frischluftversorgung
zündet werden kann. Ist schon die
Methangasexplosion selbst eine Katastrophe,
so kommt es zu einer ungemeinen
Potenzierung der Gefahr bei der
Entzündung von Kohlenstaub, der in jedem
Kohlenbergwerk bedingt durch die
Bewetterung fein verteilt im gesamten
Grubengebäude vorzufinden ist. Dieser
Kohlenstaub, aufgewirbelt durch eine
Methangaszündung, bildet vermischt mit
Luft eine explosionsfähige Atmosphäre.
Eine anlaufende Explosion findet durch
aufgewirbelten Staub immer neue Nahrung,
pflanzt sich immer weiter fort und
Bild 5: Wassertrogsperre
ll!I Januar 2007
kann letztlich ein gesamtes Bergwerk
zerstören, was im Fall von Courrieres
1906 auch tatsächlich der Fall war. Die
Wucht der Explosion war so stark, dass
ihre Auswirkungen durch die Schächte
nach über Tage reichten und sogar hier
Menschenleben forderten.
Oie verheerenden Auswirkungen von Explosionen
im Bergbau sind dreifach:
• Zunächst erfolgt eine Druckwelle, die
zum Zusammenstürzen von Grubenbauen
und zu mechanischen Schäden
führt.
• Millisekunden danach frisst sich eine
unvorstellbar heiße Explosionsflamme
durch das Grubengebäude, die zu anhaltenden
Bränden führen kann und
für Menschen tödlich ist. Zeugen berichten,
dass beim Grubenunglück von
(ourrieres die untertägigen Brände
so immens waren, dass sie sogar aus
einigen Schächten an der Tagesoberfläche
herausschlugen.
• Durch den mit der Explosion verbundenen
Verbrennungsprozess wird der
Sauerstoff in der Grubenluft verzehrt.
Die Grubenbaue füllen sich mit Kohlenmonoxid-haltigen
Schwaden, die
zum Erstickungstod führen. In der Tat
sterben die meisten Menschen, die
Opfer einer Grubengas- oder Kohlenstaubexplosion
wurden, an Erstickung
(was wiederum das Grubenunglück
von (ourrieres leider eindrucksvoll
belegt).
Richtlinie 94/9/EG und Normung
Oie Normung im Bereich des Explosionsschutzes
ist eng verknüpft mit der 1994
erschienenen Richtlinie 94/9/EG des Europäischen
Parlaments und des Rates zur
Angleichung der Rechtsvorschriften der
Mitgliedstaaten für Geräte und Schutzsysteme
zur bestimmungsgemäßen Verwendung
in explosionsgefährdeten Bereichen.
Im Auftrag der Europäischen
Kommission und der Europäischen Freihandelszone
werden harmonisierte Europäische
Normen erarbeitet.
Schon frühzeitig wurde vom Bergbau
die Notwendigkeit erkannt, auf die neuen
gesetzlichen Grundlagen zu reagieren
und die Schaffung harmonisierter Europäischer
Normen für den Bergbau kreativ
mitzugestalten. Mit seiner Gründung
im November 1995 hat der FABERG-Arbeitsausschuss
Explosionsschutz national
federführend begonnen, ein neues Normenwerk
zum Explosionsschutz als Basis
für die europäische Normung zu erarbeiten.
Dies war notwendig, weil für den
nicht-elektrischen Explosionsschutz bis
dahin keine Normen vorlagen. Als Grundlage
für die Normung dienten hauptsächlich
behördliche Regelwerke und
Erkenntnisse aus der Forschung, die zunächst
in deutsche, anschließend in europäische
Normen überführt wurden. Die
Normen sind zwischenzeitlich vollständig
als Europäische Normen bzw. Norm-Entwürfe
erschienen und bilden somit die

Bilder 6 und 7: Wirkungsweise von Wassertrogsperren
Grundlage für die Anwendung der Richtlinie
94/9/EG.
Im Jahre 2000 wurde die Europäische Arbeitsgruppe
WG 5 ..Geräte und Schutzsysteme
für den Bergbau" gegründet, die
im Rahmen des Europäischen Normungskomitees
CEN/TC 305 ..Explosionsfähige
Atmosphären - Explosionsschutz" für
die Erarbeitung Europäischer Explosionsschutznormen
für den untertägigen Bergbau
zuständig ist.
Der FABERG-Arbeitsausschuss Explosionsschutz
ist eingebunden in ein dkhtes
Netz von Beziehungen zu anderen nationalen
und europäischen Normungsgremien,
zum großen Teil durch direkte
Mitarbeit der Experten. Auf deutscher
Seite sind dies die Arbeitsausschüsse
des Normenausschusses Sicherheitstechnische
Grundsätze (NASG) des DIN, die
für die Normungsarbeiten für die übertägige
Industrie zuständig sind. Weitere
Bilder 8 und 9: Weiterentwicklung von Wassertrogsperren
Verbindungen bestehen zur Deutsche
Kommission Elektrotechnik Elektronik
Informationstechnik im DIN und VDE
(DKE), die für die elektrotechnische Normung
zuständig ist. Im europäischen
Rahmen gibt es neben den engen Verbindungen
zu CEN/TC 305 Berührungen
mit CEN/TC 151 ..Bau- und Baustoffmaschinen
- Sicherheit", CEN/TC 196 ..Maschinen
für den Bergbau unter Tage
- Sicherheit", CEN/TC 270 ..Verbrennungsmotoren".
Die vielfach befürchtete Absenkung des
vorhandenen Sicherheitsniveaus durch
europäische Normung ist dank der Arbeit
des FABERG-Arbeitsausschusses Explosionsschutz
für den Bereich des Bergbaus
nicht eingetreten, trotz schwieriger
wirtschaftlicher Rahmenbedingungen. Zu
diesem Schluss kommt die aktuelle Studie
.,Normung im Bereich der Richtlinie
94/9/EG" der Kommission für Arbeitsschutz
und Normung (KAN).
THEMEN
Integrierte Explosionssicherheit
Die Konzeption von Geräten und Schutzsystemen
zur bestimmungsgemäßen Verwendung
in explosionsgefährdeten Bereichen
muss nach den Prinzipien der
integrierten Explosionssicherheit erfolgen.
Hierzu hat der Hersteller Maßnahmen
zu treffen, um
• vorrangig, wenn es möglich ist,
explosionsfähige Atmosphären zu
vermeiden, die von den Geräten und
Schutzsystemen selbst erzeugt oder
freigesetzt werden können;
• die Entzündung explosionsfähiger
Atmosphären unter Berücksichtigung
von elektrischen und nicht-elektrischen
Zündquellenarten im Einzelfall
zu verhindern;
• falls es dennoch zu einer Explosion
kommen sollte, die eine Gefahrdung
von Personen und gegebenenfalls von
Haustieren oder Gütern durch direkte
Januar 2007 m

oder indirekte Einwirkung verursachen
kann, diese umgehend zu stoppen
und/oder den Wirkungsbereich von
Explosionsflammen und Explosionsdrücken
auf ein ausreichend sicheres
Maß zu begrenzen.
Die Prinzipien der integrierten Explosionssicherheit
werden in der europäischen
Normung für den Explosionsschutz
im Bergbau in beispielhafter
Weise umgesetzt. Nicht nur, dass in der
Grundlagennorm EN 1127-2 diese Prinzipien
aufgegriffen und näher ausgeführt
werden, auch die Einzelnarmen spiegeln
diese Prinzipien wider:
• Durch Gasabsaugung nach EN 14983
wird das Grubengas bereits im Vorfeld
großflächig aus der in Abbau stehenden
Lagerstätte abgesaugt und somit
die Entstehung möglicher explosionsfähiger
Atmosphären vermieden.
• Durch entsprechend konstruierte
Geräte nach den Produktnormen
EN 13463-1 als Grundlagennorm,
EN 50303 für M1-Geräte und vor allem
EN 1710 für die hauptsächlich im
Bergbau eingesetzten MZ-Geräte wird
die Entzündung explosionsfähiger Atmosphären
verhindert.
• Durch Schutzsysteme wie 2-bar-Wetterbauwerke,
Wassertrogsperren oder
automatische Explosionslöschanlagen
nach den Normen EN 14591-1,
EN 14591-2 und EN 14591-4 werden
Explosionen umgehend gestoppt und/
oder der Wirkungsbereich auf ein ausreichend
sicheres Maß begrenzt.
Nutzen der Normung
Durch die Anwendung der Normen zum
Explosionsschutz ergibt sich schon einzeln,
aber insbesondere zusammenfassend
ein großer Nutzen auf betriebswirtschaftlicher
und volkswirtschaftlicher
Ebene. Die oben aufgeführten Normen
senken einerseits die betriebswirtschaftlichen
Kosten beim Einsatz der entsprechenden
Maschinen und Arbeitsmittel
und andererseits werden volkswirtschaftliche
Effekte in Hinblick auf den Umweltschutz
und eine große Präventionswirkung
im Hinblick auf die Sicherheit von
Personen erreicht. Hieraus ergeben sich
folgende Vorteile:
• rund 18 Millionen Euro Einsparungen
pro Jahr für den deutschen Steinkohlenbergbau
m Januar 2007
• rund 15 Millionen Euro Einsparungen
pro Jahr im Rahmen des Exports von
Bergbaumaschinen
• Einsparungen durch Senkung der Arbeitsunfälle
• Verbesserter Umweltschutz
• Staatsentlastende Wirkung durch Ersatz
behördlicher Vorschriften
• Sicherung des deutschen Know-hows
und der in Deutschland bewährten
Technik
• Sicherung der bestehenden Weltmarktposition
für die deutschen Hersteller.
Der Hauptnutzen der hier aufgeführten
Normen zum Explosionsschutz im Bergbau
ist die Vermeidung von Explosionsereignissen
bzw., sollte es dennoch einmal
zu einer Explosion kommen, die Begrenzung
der Auswirkungen von Explosionen.
Die katastrophalen Auswirkungen von
Grubengas- oder Kohlenstaubexplosionen
im Bergbau wurden eingangs dargestellt.
Die Anwendung von Normen zum Explosionsschutz
und die Vermeidung von Grubenunglücken
führen zu einer Ersparnis,
die eigentlich gar nicht zu beziffern ist.
Denn ein schweres Explosionsereignis
kann dazu führen, dass neben dem unschätzbaren
Verlust von Menschenleben
das ganze Bergwerk aufgegeben werden
muss und die Lagerstättenvorräte für immer
verloren sind.
Vermeidung von Arbeitsunfällen
Die Zeiten der großen Grubenunglücke
hat Deutschland hinter sich gelassen: Im
Jahr 2004 hatte der deutsche Steinkohlenbergbau
lediglich drei tödliche Unfälle
unter Tage zu beklagen. Dies ist offensichtlich
der Sicherheitstechnik zu
danken, die zu einem guten Teil auf die
Anwendung von Normen zurückzuführen
ist. Bei aller Tragik jedes Einzelfalls
steht der deutsche Steinkohlenbergbau
international gut da: Bezogen auf eine
Million Tonnen Fördermenge starben in
China 3,2 Bergleute, in Deutschland liegt
die Quote bei 0,1. Das würde bedeuten,
rechnete man die chinesische Quote
auf deutsche Verhältnisse hoch, dass es
bei einer Jahresproduktion in Deutschland
von 25,6 Millionen Tonnen im Jahre
2004 zu etwa 80 tödlichen Unfällen mit
damit einhergehenden wirtschaftlichen
Folgen gekommen wäre.
2-bar-explosionsfestes Wetterbauwerk
(EN 14591-1)
Wetterbauwerke haben die Aufgabe, die
Wetterführung so zu lenken, dass jeder
Arbeitsplatz im untertägigen Grubengebäude
ausreichend mit Frischluft
(-wetter) versorgt wird, die Klimawerte
auf ein erträgliches Maß abgesenkt werden
und das durch die bergmännische
Arbeit freigesetzte Grubengas auf einen
Wert kleiner 1 Vol.-% CH, verdünnt
wird. Um den Durchgang zu ermöglichen,
sind in das Bauwerk große Wettertüren
aus Stahl für gleisgebundene Fahrzeuge
bzw. kleinere Türen, ebenfalls aus
Stahl, für den Personendurchgang eingebaut.
Die Bauwerke, die diese Einbauten
umgeben, bestehen normalerweise
zwar aus unbrennbarem oder zumindest
schwerentflammbarem Material, sie sind
jedoch nicht resistent gegenüber den
Druck- und/oder Flammenauswirkungen
einer Explosion.
Im Jahr 1986 wurde ein Wetterbauwerk
auf dem Bergwerk Camphausen durch
eine Explosion in einem Abbaubetrieb
zerstört, die Wetterzirkulation änderte
sich, es kam zu Nachfolgeexplosionen,
bei denen sieben Bergleute den Tod fanden.
Um solche Auswirkungen für die Zukunft
auszuschließen, wurden explosionsfeste
Wetterbauwerke entwickelt. Die 2-bar-explosionsfesten
Wetterbauwerke befinden
sich in unmittelbarer Nähe von Abbaubetrieben.
Das Material der Blendrahmen
sowie speziell entwickelte Einbauten
können dem Druck einer Anlaufexplosion
widerstehen und ermöglichen somit
auch nach einer Explosion ausreichende
Flucht- und Rettungsmöglichkeiten.
Im Vorfeld einer Abbaugenehmigung
werden alle Abbaubetriebe darauf untersucht.
ob Wetterbauwerke in unmittelbarer
Nähe einer möglichen Explosionsquelle
zur Sicherstellung des
ausreichenden Wetterstromes notwendig
sind. Vor der Entwicklung explosionsfester
Wetterbauwerke konnte nach Bejahung
dieser Frage kein Abbau mit einer
solchen Abbauplanung stattfinden. Die
Europäische Norm EN 14591-1 beschreibt
den Bau solcher explosionsfester 2-bar­
Wetterbauwerke und schränkt damit die
freie Wahl einer bergtechnisch besseren
Abbauplanung aufgrund besserer Fluchtund
Rettungsmöglichkeiten nicht ein.
v
V
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V
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(

Wassertrogsperren (EN 14591-2)
Wassertrogsperren sind autonome
Schutzsysteme im Sinne der Richtlinie
94/9/EG. Ihre explosionstechnische
Wirksamkeit beruht auf der Verteilung
des Löschmittels Wasser, das in einzelnen
Wassertrögen bevorratet wird. Durch
die der Explosion voreilende Druckwelle
werden die einzelnen Wassertröge zerstört,
sodass sich das Löschmittel Wasser
im Streckenquerschnitt gleichmäßig verteilt
und die nachfolgende Explosionsflamme
ablöscht. Gefährliche Kettenreaktionen
sowie Übergänge von anlaufenden
Explosionen in Detonationen werden somit
verhindert.
Am 6. Juni 2006 hat die Zertifizierungsstelle
der EXAM BBG Prüf- und Zertifizier
GmbH in der EG-Baumusterprüfbescheinigung
der Deutschen Steinkohle
AG bescheinigt. dass das Schutzsystem
.Passive Wassertrogsperren" - durch
Übereinstimmung mit den EN-Normen
EN 13463-1 (Nicht-elektrische Geräte
- Grundlagen), EN 1127-2 (Grundlagen
und Methodik in Bergwerken) sowie
EN 14591-2 (Passive Wassertrogsperren)
- die grundlegenden Sicherheits- und
Gesundheitsanforderungen für die Konzeption
und den Bau von Geräten und
Schutzsystemen zur bestimmungsgemäßen
Verwendung in explosionsgefährdeten
Bereichen nach Anhang lIder
Richtlinie 94/9/EG erfüllt. Auf dieser
Basis können Wassertrogsperren überall
gleich errichtet werden. Im deutschen
Steinkohlenbergbau kann das bewährte
Verfahren beibehalten werden.
Die ausschließlich deutschen Hersteller
von Wassertrögen können ihre Produkte
im europäischen Ausland in Verkehr bringen,
was zu einer Belebung der Exportaktivitäten
führt. So werden seit 2005
alle spanischen Kohlenbergwerke mit
Wassertrogsperren ausgerüstet.
Mit Veröffentlichung der harmonisierten
Europäischen Norm werden die bisherigen
bergbehördlichen Regelungen unmittelbar
außer Kraft gesetzt.
Neben der schlecht quantifizierbaren sicherheitlichen
Bedeutung beim Einsatz
von Wassertrogsperren nach EN 14591-2
- kein größeres Explosionsereignis seit
Einführung dieser Art des konstruktiven
Explosionsschutzes - ist auch der wirtschaftliche
Nutzen, der von dieser Norm
ausgeht. enorm. In Zeiten des Hochleis-
tungsbergbaus mit einem sehr hohen
Mechanisierungsgrad hängt die Erlössituation
maßgeblich von den Personalkosten
ab. Da die Errichtung und Wartung
von Wassertrogsperren personalintensiv
sind, können durch die neuen, nun genormten
Bauweisen des Wassertrogsystems
viele Schichten eingespart und die
Kosten für den Explosionsschutz trotz
verbesserter Sicherheit wesentlich gesen
kt werden.
Kosteneinsparung für 2ertifizierungsverfahren
Ohne die Norm EN 14591-2 wäre eine
EG-Baumusterprüfbescheinigung nur
schwierig zu erreichen gewesen. Ohne
EG-Baumusterprüfbescheinigung wiederum
wäre für jede Wassertrogsperre eine
Einzelprüfung durch eine Benannte Stelle
erforderlich gewesen. Auf den Bergwerken
der DSK wurden im Jahre 2005 etwa
500 Wassertrogsperrensysteme mit etwa
20 000 Wassertrögen errichtet. Die einmaligen
Kosten für die EG-Baumusterprüfbescheinigung
haben sich damit sehr
schnell amortisiert.
Weiterentwicklung von Wassertrogsperren
Aufbauend auf EN 14591-2 sowie
EN 14591-4 wurden bei der Deutsche
Steinkohle AG mobile, aktive Wassertrogauslösesperren
entwickelt (System
THEMEN
SaarEX 2000). Die Überführung in eine
eigenständige Europäische Norm ist geplant.
Das System besteht aus einem mobilen
Wassertroggehänge, in dem sich Wassertröge
mit Sprengzündern befinden.
Dieses Gehänge ist im Energiezug im Abstand
von etwa 65 m von einer möglichen
Zündquelle (Ortsbrust. Streb-/
Streckenübergang) untergebracht. 10 m
bis 15 m vom möglichen Explosionsausgangsort
entfernt detektieren zwei Thermofühler
sehr frühzeitig eine Explosion
und übertragen dieses Signal zu einer
Auslöseeinheit, die bereits die Zerstörung
der Wassertröge in dem Augenblick
veranlasst, in dem die Explosionsflamme
im Bereich der Wassertroggehänge ankommt.
Die Explosionsflamme wird gelöscht,
der Explosion die nötige Energie
für eine Fortpflanzung entzogen und
Personen und Betriebsmittel werden geschützt.
Die Wassertrogsperren Typ SaarEx 2000
haben sich auf den saarländischen Bergwerken
bestens bewährt. Aufgrund der
bei der HauptsteIle für das Grubenrettungswesen
durchgeführten erfolgreichen
Löschversuche konnte die Anordnung
von passiven Wassertrogsperren weiter
entfernt von Ortsbrust bzw. Streb-/Streckenübergang
verlegt werden.
Januar 2007 m

Bild 11: Bergbaumaschinen (M2-Geräte)
Explosionslöschanlagen für Teilschnittmaschinen
(EN 14591-4)
Streckenvortriebsmaschinen dürfen in
neuen FeLdern mit unbekannten Gasinhalten
oder Störungszonen bzw. in bekannten
Feldern mit hohen Gasinhalten
und Störungszonen, die als Gasspeicher
fungieren, nicht oder nur mit besonderen
sicherheitlichen Vorsichtsmaßnahmen
eingesetzt werden. Die zwischenzeitlich
optimierten Bedüsungssysteme an den
I Tabelle 1: Stand der Normung
Normnummer Titel Ausgabedatum
EN 1127-2
EN 1710
Explosionsfähige Atmosphären - Explosionsschutz -
Teil 2: Grundlagen und Methodik in Bergwerken
Geräte und Komponenten für den Einsatz in schlagwettergefährdeten
Bereichen von Bergwerken
2002-04
2005-11
Nicht·elektrische Geräte für den Einsatz in explosi-
EN 13463-1 onsgefährdeten Bereichen - Teil 1: Grundlagen und 2001-11
Anforderungen
EN 14591-1
prfN 14591-2
Explosionsschutz in untertägigen Bergwerken
- Schutzsysteme - Teil 1: 2-bar-Wetterbauwerk
Explosionsschutz in untertägigen Bergwerken
- Schutzsysteme - TeH 2: Passive Wassertrogsperren
2004-00
2006-10
Explosionsschutz in untertägigen Bergwerken
prEN 14591-4 - Schutzsysteme - Teil 4: Automatische Explosions- 2005-04
löschanLagen für Teilschnittmaschinen
Explosionsschutz in untertägigen Bergwerken - GeprEN
14983 räte und Schutzsysteme für die Absaugung von 2006-10
Grubengas
Gruppe I. Kategorie M1 - Geräte für den Einsatz in
EN 50303 Atmosphären, die durch Grubengas und/oder brenn- 2000-07
bare Stäube gefährdet sind
m Januar 2007
Schneid köpfen reichen hierfür oftmals
allein nicht aus. Mit der Entwicklung neuartiger
Explosionslöschanlagen unmittelbar
am Tragarm des Schneidkopfes
können Anlaufexplosionen durch UV­
Sensoren schon in der Entstehungsphase
erkannt und mit Löschpulver abgelöscht
werden. Normale Schneidfunken ohne
CH,-AnteHe werden von den Sensoren
durch ihr speziell kalibriertes Lichtspektrum
nicht als Anlaufexplosion detektiert
und es erfolgt folgerichtig kein Ausstoß
von Löschpulver. Unter dem Schutz solcher
automatischer Explosionslöschanlagen,
deren Bauanforderungen in der
Norm EN 14591-4 festgelegt sind, ist
es möglich, in neue unbekannte Abbaufelder
oder Abbaufelder mit hohen
Gasinhalten mit mechanisierten Streckenvortrieben
einzudringen und hohe
Auffahrleistungen ohne Risiken zu garantieren.
Die Wirtschaftlichkeit eines
konventionellen Vortriebssystems, z. B.
mit Sprengarbeit, wäre aufgrund der wesentlich
geringeren Auffahrleistung nicht
mehr gegeben.
Zurückliegende Löscherfolge an Anlaufexplosionen,
bei denen etliche Gaszuströme
durch Reibungsfunken gezündet
wurden, bestätigen das hohe Sicherheitsniveau
dieser Anlagen und haben Personenschäden
oder auch die Aufgabe von
Streckenvortrieben verhindert.
Messgeräte (M1-Geräte) (EN 50303)
EN 50303 enthält Anforderungen für
Geräte, die in explosionsfähiger Atmosphäre
weiter betrieben werden dürfen
(M1-Geräte). Die Norm ersetzt die
früheren, weit schärferen Vorschriften
der Verwaltungsanweisung zur Elektro-Bergverordnung,
die von Seiten der
Betriebe für weit überzogen, kostentreibend
und betrieblich schwer durchführbar
gehalten wurden. Durch intensive
Mitarbeit bei der Erstellung der
Norm konnten kostenintensive Umrüstungen
bzw. Neuanschaffung von Geräten,
hier handelt es sich insbesondere
um CH 4 -Messgeräte, somit vermieden
werden. Insgesamt werden auf den Bergwerken
der Deutschen Steinkohle AG
fast 4 000 stationäre und 5 500 tragbare
Gasmessgeräte eingesetzt.
Die Messgenauigkeit dieser modernen
Messgeräte hat sich durch konsequente
Festlegung auf bestimmte normierte
Gerätespezifikationen in den letzten Jahren
wesentlich verbessert. Die Abschaltkriterien
von untertägigen elektrischen
und maschinellen Betriebsmitteln an den
behördlich vorgegebenen Grenzwerten
(z. B. 1 Vol.-% eH.) können eng gefasst
werden, sodass sich insgesamt die
Betriebslaufzeiten erhöht haben.
Durch Übertragung der Messwerte online
auf die übertägige Sicherheitswarte
(SiWa) wird zudem die sicherheitliehe
Überwachung wesentlich verbessert.

Eine Sonderrolle spielt hierbei das mobile
Bra ndgas-U ntertage-Ana lysesystem,
welches gleichzeitig an sieben festzulegenden
Probenahmestellen Brandgasproben
auf ihre Brandgaszusammensetzung
(CH" CO, 0" H" CO, und höhere Kohlenwasserstoffe)
untersucht. Mit speziell
entwickelten Auswerteverfahren werden
von über Tage aus die Steuerung der
Brandbekämpfungsmaßnahmen und die
Überwachung der hierbei eingesetzten
Grubenwehren auf mögliche Explosions- Gasbotlren aus der Strecke
gefahr durchgeführt.
Durch den Wegfall der bisher üblichen
zeitintensiven manuellen Entnahme von
Vollproben, Transport der Analyseflaschen
nach über Tage mit Analyse in
einem Labor wird nicht nur die Sicherheit
durch ständige Überwachung mit
Hilfe des Brandgaslabors erhöht, sondern
es werden auch Kosten bei der Brandbekämpfung
eingespart.
Bergbaumaschinen (M2-Geräte)
(EN 1710)
EN 171D enthält die konstruktiven Anforderungen
von M2-Geräten und Komponenten
und ermöglicht deren Einsatz
in Bergwerken. Sie enthält die explosionstechnischen
Anforderungen für eine
Vielzahl von Bergbaumaschinen, wie
Streckenvortriebsmaschinen, Kohlenhobel,
Walzenlader, Gurtförderer usw.
Die Notwendigkeit für EN 1710 erwächst
aus den erheblichen betrieblichen Unterschieden
zwischen den untertägigen
Aktivitäten und denen in anderen Industrien,
die mit oder in explosionsgefährdeten
Bereichen arbeiten. Beispiele für
diese Unterschiede sind:
• Das hereingewonnene Produkt aus den
untertägigen Schichten kann brennbar
sein und kontinuierlich Grubengas
während der Gewinnung freisetzen.
• Die Zündfähigkeit der Atmosphäre im
Bereich der Geräte und Komponenten
ist normalerweise abhängig von der
Höhe der Verdünnung, die durch eine
ausreichende Bewetterung erreicht
wird.
• Die Atmosphäre im Grubengebäude, in
dem die Maschinen betrieben werden,
kann wechseln von einer möglicherweise
exptosionsfähigen zu einer
explosionsfähigen Atmosphäre, z. B.
während eines Gasausbruches.
Bild 13: Grubengasabsaugung
-Verronrtes
THEMEN
Me=tred

Aufgrund ihrer Historie waren bei der Erarbeitung
der Norm neben Fachleuten
des Explosionsschutzes auch Fachleute
für Maschinensicherheit beteiligt. Die
Norm erfüllt somit nicht nur die Richtlinie
94/9/EG. sondern in einem Punkt
auch die Richtlinie 98/37/EG des Europäischen
Parlaments und des Rates
vom 22. Juni 1998 zur Angleichung der
Rechts- und Verwaltungsvorschriften der
Mitgliedstaaten für Maschinen. Eine weitere
Besonderheit ist, dass EN 1710 auch
elektrotechnische Anforderungen enthält.
Dabei handelt es sich um Anforderungen,
die in anderen elektrotechnischen
Normen nicht enthalten sind,
wie z. B. Anforderungen zum Überstromschutz
oder zu Kabeln und Leitungen,
die aber für den sicheren Betrieb von
Geräten in explosionsgefährdeten Bereichen
von Bergwerken erforderlich sind.
Alle Geräte, die in explosionsgefährdeten
Bereichen von untertägigen Bergwerken
eingesetzt werden sollen, müssen Geräte
der Kategorie M2 nach der Richtlinie
94/9/EG sein. Die Hersteller weisen die
Konformität ihrer Produkte mit den Anforderungen
der Richtlinie durch Einhaltung
von EN 1710 nach. Die Norm vereinfacht
den Nachweis der Konformität
enorm. Dem Hersteller entsteht durch die
Anwendung der Norm ein Kostenvorteil
durch Reduzierung von Material-, Energie-,
Zeit- und Personalkosten.
Der hohe Stand der Sicherheitstechnik
deutscher Bergbaumaschinen führt zu
großem wirtschaftlichen Erfolg beim Export.
Dies belegen die folgenden Zahlen:
in 1 000 Euro
2001 803 126
2002 957345
2003 894 709
2004 1117644
2005 1 579 453
2005/2004 +41, 3 %
Die stetige Steigerung der Umsätze ist
zu einem großen Anteil auch auf die
Standardisierung der Bergbaumaschinen
zurückzuführen. Diese Maschinen,
die sich im harten Einsatz im deutschen
Steinkohlenbergbau bewährt haben,
werden in zunehmendem Maße auch im
m Januar 2007
internationalen Bergbau eingesetzt. Hilfreich
für den weiteren Ausbau der Exportaktivitäten
wären in dem Zusammenhang
internationale Normen (ISO).
Grubengasabsaugung (EN 14983)
Gasabsaugung ist ein technisches Verfahren
zur gezielten Gasabführung, um
Gefahren durch zündfähige Gas/Luft-Gemische
zu reduzieren. Die Gasabsaugung
ist deshalb eine Maßnahme des vorbeugenden
Explosionsschutzes.
Im Bergbau wird Grubengas aus den
Grubenbauen, aus Bohrlöchern oder aus
abgeworfenen Grubenbauen abgesaugt,
um sicherzustellen, dass die Bergleute
keinem Risiko ausgesetzt sind, das mit
dem Auftreten von explosionsfähigen
Atmosphären am Arbeitsplatz verbunden
ist. Das Risiko resultiert aus unzulässigen
Ansammlungen von Grubengas,
die in Hohlräumen im Gebirge als
Folge der Gewinnung der Kohle im Flöz
entstehen. Nach der Absaugung der Grubengasansammlungen
aus den betroffenen
Bereichen wird das Grubengas zur
Tagesoberfläche abgeführt. Anschließend
wird das Grubengas verdichtet und
weitergeleitet zu einer Verwertungsanlage.
In abgeworfenen Bergwerken wird die
Grubengasabsaugung angewandt:
• um zu vermeiden, dass sich der Gasdruck
aufbaut und das Gas an der
Tagesoberfläche in unkontrollierter
Weise austritt,
• um die Bergleute in angrenzenden
nahe gelegenen Bergwerken zu schützen
oder
• um die Verwertung des Gases zu ermöglichen,
z. B. durch Verbrennen
in gasbefeuerten Kesseln zur Wärmeerzeugung
oder zur Erzeugung von
Elektrizität.
Der Nutzen der Grubengasabsaugung ist
ein mehrfacher:
Durch die Absaugung des Grubengases
wird die Bildung explosionsfähiger Atmosphären
vermieden. Das Explosionsrisiko
wird somit verringert.
Der Grubengasgehalt in den Grubenwettern
wird gesenkt. Der Grubengasgehalt
darf nach deutschem Recht an keiner
Stelle 1 % (Ausnahme 1,5 %) überstei-
gen. Wird dieser Grenzwert erreicht, so
müssen alle M2-Geräte, und das sind fast
aUe Gewinnungs- und Fördermaschinen
unter Tage, abgeschaltet werden, was zu
einem Produktionsausfall führt.
Nach dem Wasserdampf sind das Kohlendioxid
(CO,) und das Methan (CH.) die
wichtigsten Treibhausgase, die den Treibhauseffekt
der Erdatmosphäre bewirken.
Dabei ist zu berücksichtigen, dass der
Treibhauseffekt des Methans um den
Faktor 10 größer ist als der des Kohlendioxids.
Die Absaugung und die gleichzeitige
Verwertung machen das stark
CH,haltige Grubengas klimaunschädlich
und entlasten somit wesentlich die Umwelt.
Ein weiterer ökologischer Aspekt ist die
Ressourcenschonung anderer fossiler
Brennstoffe und die Verminderung der
damit verbundenen CO 2 -Emissionen.
Im Jahr 2005 führte das gesamte verwertete
Grubengaspotenzial zu einer CO,­
Reduktion von rund 40 Millionen Tonnen,
wodurch ein wichtiger Beitrag für
die Umwelt durch Reduzierung der Treibhausgase
geleistet wurde.
Durch die energetische Verwertung des
Grubengases entsteht ein wirtschaftlicher
Nutzen für die Betreiber der Grubengasabsaugeanlagen:
Durch das im
April 2000 in Kraft getretene Erneuerbare-Energien-Gesetz
(EEG) werden den
Netzbetreibern eine Abnahmeverpflichtung
und eine Einspeiseverpflichtung für
Strom aus Grubengas vorgeschrieben. Die
Einspeisevergütung beträgt für die ersten
500 kW 7,65 Cent/kWh, über 500
kW 6,65 Cent/kWh. In Deutschland wurden
im Jahr 2005 290 Millionen m '
CH, abgesaugt, wovon 262 Millionen
m' verwertet wurden. Dies entspricht
einer Steinkohlenförderung von rund
330 000 t SKE. Allein in Nordrhein-Westfalen
waren Ende 2005 124 Blockheiz­
Kraftwerke mit einer elektrischen Leistung
von insgesamt 158 Megawatt in
Betrieb. Mit dem verwerteten Gas wurden
etwa 2 Milliarden kWh Strom erzeugt,
womit etwa 500 000 Haushalte versorgt
werden konnten.
In Tabellel ist der aktuelle Stand der
Normung zusammenfassend dargestellt.