Gefahren im Altbergbau
Bei der Befahrung von Altbergbauten können dem Befahrer viele Gefahren begegnen.
Angefangen über anstoßen, anschlagen von Körperteilen oder herabfallenden Gegenständen auf den Befahrer oder das abstürzen in tiefe Löcher/Schächte. Im Altbergbau gibt es eine Vielzahl von Gefahrenquellen die sich negativ auf den Befahrer bzw. dessen Gesundheit auswirken können. Hier und jetzt auf wirklich jede Gefahrenquelle einzugehen würde den Rahmen nun wirklich sprengen. 
 
Zur Sicherheit trägt eine gute und erprobte Ausrüstung bei. Mindestens zwei (besser mehr)  unabhängige Lampen (Bitte nicht unbedingt vom KIK-Grabbeltisch), Helm mit guter Helmlampe (hält die Hände zum klettern frei) , S5 Gummistiefel, Handschuhe,  robuste Kleidung sowie ein (Mehr)-Gasmessgerät und ein wacher Verstand, sollten die Grundvoraussetzung sein um den meisten gefährlichen Gegebenheiten im Altbergbau zu begegnen. Der Umgang mit diesen Gegebenheiten ist erlernbar, genauso wie Fahrradfahren und Schwimmen.
 
Je mehr Verständnis man sich über die ablaufenden Vorgänge im Altbergbau erworben hat, um so weniger ist man auf einer Befahrung gefährdet, da man die vorgefundenen Verhältnisse richtig einschätzen gelernt hat. Grundvoraussetzung dafür sind selbst gesammelte praktische Erfahrungen, die durch theoretische Kenntnisse und vermitteltes praktisches Wissen ergänzt werden sowie die Bereitschaft des Befahrers, sich diese Fähigkeiten mit allen Sinnen und Respekt vor den aufgefundenen naturgegebenen Verhältnissen anzueignen. Zusammenfassend kann gesagt werden, dass durch Kenntnis der natürlichen und bergbautechnischen Verhältnisse, durch Übung am Objekt, Erfahrungsaustausch und umsichtiges Verhalten, Gefährdungen auf ein Minimum reduziert werden. Grundlage dafür ist jedoch, dass jeder Befahrer sich bewusst ist, was er tut und mit offenen Augen und wachen Sinnen ans Werk geht.
 
Ich habe auf all den tollen Urbexer Facebook-Seiten unzählige Negativ-Beispiele gesehen wie man es nicht machen sollte. Befahrungen in Turnschuhen oder Flip-Flops, mit (aller)billigster Lampentechnik, ohne Helm und natürlich ohne (Mehr)-Gasmessgerät in riesigen Personengruppen gepaart mit einer gehörigen Portion Unwissenheit und kindlichem Spieltrieb, lassen mich doch öfters an dem geistigen Potential so mancher Protagonisten zweifeln.  Eigentlich verwundert es mich sehr das noch niemand so richtig ernsthaft zu schaden gekommen ist.
 
Hoffen wir mal das es auch so bleibt…..

Gefahren von Grubengasen

Einführung
Die steigende Anzahl von Befahrungen unter teilweise waghalsigen Umständen und nur wenig Wissen oder gefährliches Halbwissen über die Gefahren von Grubengasen hat uns dazu bewegt einen Artikel über die Gefahren matter Wetter unter Tage zu verfassen. Wir wurden dazu auch, durch immer wieder aufkommende Fragen zu Gasen unter Tage animiert… Erschreckender weise findet man im Netz auch immer wieder Kandidaten, die sich für den Darwin-Award nominiert haben… 

You-Tube/Facebook Experten unter sich….

Die „Wetter“
Unter Tage heißt die Luft „Wetter“, ein Austausch der Luft wird „Bewetterung“ genannt. In aktiven Bergwerken wird die Bewetterung durch Absaugen oder Hineinblasen von sauberer Umgebungsluft erzeugt. Dieses kann sowohl maschinell als auch durch physikalische Effekte erreicht werden. Wir betrachten hier die Bewetterung über physikalische Effekte, da dort, wo wir rumlaufen seit Jahrzehnten keine künstliche Bewetterung mehr existiert, oder diese gar beseitigt wurde. Eine weitere nicht zu unterschätzende Gefahr besteht durch die sinnlose Zerstörung von Vorrichtungen unter Tage! Nicht nur im Harzer Bergbau wurde die Bewetterung über sogenannte Lichtlöcher (Wetterschächte) realisiert. Die Schächte nannten sich so, weil man zum Brennen des Geleuchts notwendige Frischwetter benötigte – die erste Form der Bewetterung…

Einfluss der Jahreszeit 
Je nach Jahreszeit änderte sich die Richtung der Wetter. Wir erinnern uns: warme Luft steigt auf… Dieses funktioniert allerdings nur im Winter, da im Winter die Umgebungstemperatur kleiner ist als die Temperatur im Berg, im Sommer kehrt sich der Luftstrom um…Bild

 
 
 
 
 

Damit diese Bewetterung funktioniert und eine Zirkulation möglich ist, muss es mindestens zwei Öffnungen geben. Je nachdem, wie die Wetter dabei durch das Grubengebäude strömen, unterscheidet man zwischen der aufsteigenden- oder der abfallenden Bewetterung. Bei der aufsteigenden Bewetterung werden die Wetter auf dem kürzesten Weg bis zur tiefsten Sohle geführt. Von dort aus strömen sie gelenkt nach oben durch die zu bewetternden Grubenbaue und anschließend über die oberste Sohle zum Wetterschacht. Bei der abfallenden Bewetterung werden die Wetter von oben nach unten durch das Grubengebäude gelenkt. In der Regel wird heute im Bergbau die aufsteigende Bewetterung angewendet…

Doch Vorsicht!
BildIn der aktiven Grube wurden die Wetter von Wettersteigern „gelenkt“. Dieses erreichte man unter anderem durch so genannte Wettertüren. Ich habe leider bis heute nur sinnlos zerstörte Wettertüren gesehen, in welche Gefahr man dadurch geraten kann zeigt die folgende Grafik: 

In diesem sinnbildlichen Schaubild ist die natürliche Bewetterung noch möglich. Die in grün eingezeichneten Wettertüren sind noch intakt und die Luft wird durch die Grube gelenkt.

Sie wird durch den Schacht hineingesaugt und kann durch die einzelnen Sohlen wieder aufsteigen. Wenn nun die obere grüne Wettertür geöffnet oder beschädigt wird, passiert folgendes:

 
 
 
 
Ohne die technischen Maßnahmen zur Verteilung der Wetter im Bergwerk wird sich der Wetterstrom zwischen Ein- und Ausziehschacht immer entlangBild des Weges mit dem geringsten Strömungswiderstand bewegen (siehe Grafik). Bei einem sehr kleinen und wenig ausgedehnten Grubengebäude reichte es daher oft aus, das gesamte Grubengebäude mit einem einzigen Wetterstrom nacheinander zu bewettern. Dies ist bei größeren Grubengebäuden allerdings nicht mehr machbar. In den Bereichen wo die Wetterführung gestört ist, besteht somit die Gefahr, dass die Wetter „matt“ sind obwohl es am Mundloch „wettert“…
 
 
 
 
Matte Wetter…
Ist die Luft verbraucht, oder durch örtliche Gegebenheiten (zuströmen von Gas) nicht gefahrlos atembar spricht der Bergmann von „matten Wettern“. Doch schauen wir uns zuerst die Zusammensetzung der Luft an:

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Sauerstoff (O2) und Stickstoff (N) nehmen den größten Teil ein. Kohlendioxyd (CO2) mit 0,03% den kleinsten Teil…

Alle genannten Gase sind Farb- und Geruchslos…
Wer sich bereits mit der Thematik beschäftigt hat, weiß bereits, dass neben CO2 auch Methan (CH4) Kohlenmonoxyd (CO) sowie Schwefelwasserstoff (H2S) eine Gefahr für den Menschen darstellt…

Die einzelnen Gase unserer Luft werden durch den Anstieg eines anderen Gases verdrängt. Steigt zum Beispiel die CO2-Konzentration, sinken alle anderen Gase auch.

Doch klären wir erst einmal wo die Gase herkommen und welche Auswirkungen sie auf den Menschen haben.

 Hier seht Ihr mein Mehrgasmessgerät (oranges Display) und das Eingasmessgerät für O² meiner Befahrerkollegin. 3,05% CO² und 16,7% O² wie auf dem Display zu sehen ist, sind schon bedrohliche Werte. Wir haben die weitere Befahrung abgebrochen und sind umgekehrt.
Kohlendioxyd (CO2)
wird vom Menschen ausgeatmet, wenn viele Menschen in einem geschlossenen Raum sind entsteht „stickige Luft“. Unsere Ausatemluft enthält etwa 4% CO2
 
CO2 entsteht (u.a.) auch bei Zerfall von Biomasse (z. Bsp.: Holz) oder ist im Gestein gelöst (Kohle), wo es ausgast… CO2 ist schwerer als Sauerstoff.

•    0,038 %: Derzeitige Konzentration in der Luft
•    0,15 %: Hygienischer Innenraumluftrichtwert für frische Luft
•    0,3 %: MIK-Wert, unterhalb dessen keine Gesundheitsbedenken bestehen
•    4 %: Atemluft beim Ausatmen
•    5 %: Auftreten von Kopfschmerzen, Schwindel und Bewusstlosigkeit
•    8 %: Bewusstlosigkeit, Krämpfe, Eintreten des Todes nach 30–60 Minuten
 

Kohlenmonoxyd (CO)
ist ein reines Verbrennungsgas, es entsteht bei Verbrennungsprozessen und ist leichter als Sauerstoff. CO ist geruch- und geschmacklos. Das Hämoglobin (der rote Blutfarbstoff) sorgt im Normalfall für den Transport des Sauerstoffes zu den einzelnen Körperzellen. Die Affinität des Kohlenmonoxyds zum Hämoglobin ist um ein Vielfaches höher als Affinität des Sauerstoffs zum Hämoglobin. Daher reichert sich das Blut mit CO an und führt zu einer Vergiftung des Blutes.
  
Kohlenmonoxidwerte und mögl. Vergiftungserscheinungen:

  • 35 ppm höchstzulässiger Wert bei andauernder CO-Einwirkung über einen Zeitraum von 8 Stunden.
  • 150 ppm Geringe Kopfschmerzen nach 1,5 Stunden.
  • 200 ppm Geringe Kopfschmerzen, Ermüdung, Schwindel, Übelkeit nach 2 bis 3 Stunden.
  • 400 ppm Kopfschmerzen in der Stirn innerhalb von 1 bis 2 Stunden, lebensbedrohlich nach 3 Stunden. Auch höchstzulässige ppm in Rauchgas (auf luftfreier Basis) gemäß der US-Umweltschutzbehörde
  • 800 ppm Schwindel, Übelkeit und Schüttelkrämpfe innerhalb von 45 Minuten. Bewusstlosigkeit innerhalb von 2 Stunden. Tod innerhalb von 2 bis 3 Stunden.
  • 1.600 ppm Kopfschmerzen, Schwindel und Übelkeit innerhalb von 20 Minuten. Tod innerhalb von 1 Stunde.
  • 3.200 ppm Kopfschmerzen, Schwindel und Übelkeit innerhalb von 5 bis 10 Minuten. Tod innerhalb von 25 bis 30 Minuten.
  • 12.800 ppm Tod innerhalb von 1 bis 3 Minuten.

 ppm = Parts per Million (10.000 ppm = 1 %)

Methan (CH4
entsteht bei Fäulnisprozessen und bei der Reifung von Kohle (Inkohlung). Methan ist brennbar und bildet ab 4,4% ein Explosionsfähiges Gemisch (UEG). CH4 ist leichter als Sauerstoff. Methan ist für den Menschen ungiftig, verdrängt aber den Sauerstoff.
 

Schwefelwasserstoff (H2S)
entsteht zusammen mit CH4 und CO2 bei Fäulnisprozessen oder Gärung von Biologischer Masse (Eiweißen, Fäkalien, Urin), erkennbar am Geruch nach faulen Eiern. Diese Gefahr ist in (Erz- und Kohle-) Bergwerken recht gering, in der Kanalisation oder in Schwefelgruben aber umso größer.

H2S ist schwerer als Sauerstoff.

Die Giftwirkung beruht auf einer Zerstörung des roten Blutfarbstoffes und damit einer Lähmung der intrazellulären Atmung.
H2S bildet bei Kontakt mit Schleimhäuten und Gewebeflüssigkeit im Auge, der Nase, des Rachens und in der Lunge Alkalisulfide die sehr starke Reizwirkungen verursachen. Der kleinere, nichtoxidierte Teil kann Schäden im zentralen und evtl. auch peripheren Nervensystem hervorrufen.

  • > 20 ppm bei länger dauernder Einwirkung: Hornhautschäden
  • > 100 ppm Reizempfindung an den Schleimhäuten des Auges und der Atemwege, Speichelfluss, Hustenreiz
  • > 200 ppm Atembeschwerden, Kopfschmerz
  • > 300 ppm Brechreiz
  • > 500 ppm Kraftlosigkeit, Benommenheit, Schwindel, Krämpfe, Bewusstlosigkeit

 Toxische Symptome:

  • < 100 ppm nach mehreren Stunden Einwirkzeit
  • > 100 ppm innerhalb einer Stunde
  • > 500 ppm lebensgefährlich in 30 min
  • > 1000 ppm in wenigen Minuten
  • > 5000 ppm tödlich in wenigen Sekunden

ppm = Parts per Million (10.000 ppm = 1 %)

Grubengase
Alle diese Gase (außer H2S) zusammen nennt man Grubengase. Im Kohlebergbau sind sie durch die Inkohlung entstanden und wurden beim Abbau mit Öffnung der Lagerstätte freigesetzt – die Kohle gast aus.

Die rechte Tabelle zeigt die Zusammensetzung der Grubengase.

Die Gefahr durch Einwirkung der Gase auf den Menschen liegt beim Erstickungstod durch Ausfall des Gasaustauschs in der Lunge (ein weiter Weg bis dahin)…

 

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Die Atmung…
Damit der Mensch genug Sauerstoff bekommt, muss er atmen und tauscht dabei Verbrauchte Luft aus. Er nimmt Sauerstoff auf und atmet dabei bis zu 4% CO2 aus. Der Körper steuert die Aufnahme durch die Atemfrequenz, je mehr Leistung wir erbringen müssen, desto schneller atmen wir…
Wenn die „Verbrauchte“ Luft dem Körper nicht mehr genügend Sauerstoff zuführen kann, erhöht sich die Atemfrequenz und es sinkt die Leistungsfähigkeit. Durch den Sauerstoffmangel kann der Mensch ohne vorherige Anzeichen ohnmächtig werden. Wird die Atmung auch nur für wenige Minuten unterbrochen, kann er ersticken. Bei extremem Sauerstoffmangel sind bleibende Schäden nicht auszuschließen…
Durch den Sauerstoffmangel nimmt ebenso die Ermüdbarkeit zu und es besteht eine erhöhte Unfallgefährdung, da sowohl die Fehlerrate als auch die Reaktionszeit zunimmt. Auch die Gleichgewichtskontrolle kann eingeschränkt sein. Bei sehr niedrigen Sauerstoffkonzentrationen ist vor allem die auftretende Euphorie und das damit verbundene unkritische Handeln gefährlich…
Es ist mit mehr oder weniger ausgeprägten Symptomen der akuten Höhenkrankheit zu rechnen (Kopfschmerzen, Müdigkeit, Übelkeit, Appetitlosigkeit, Schwindel und in schweren Fällen Hirn- und Lungenödeme).
 
Doch wie steuert der Körper die Atmung?
Entgegen der Landläufigen Meinung wird die Atmung im Wesentlichen durch die CO2-Konzentration im Blut beeinflusst (der Ph-Wert spielt dabei nur eine Untergeordnete Rolle). Steigt die Konzentration, beginnen wir schneller zu atmen, doch dieses funktioniert nur bis zu einem gewissen Punkt, wo das Atemsystem das CO2 nicht mehr abatmen kann (Hyperventilation). 
CO2 diffundiert dabei sehr leicht durch Zellmembranen und wird im Blut durch Carboanhydrase (Enzyme) in den Erythrozyten zu Kohlensäure hydratisiert. Die Resorptionsrate ist dabei abhängig von der CO2-Konzentration in der Inspirationsluft: Das endogen (im Körper) entstandene CO2, das durch das Blut in die Lunge transportiert wird, bewirkt normalerweise eine Beladung der Exspirationsluft mit etwa 4 % CO2. Übersteigt nun die CO2-Konzentration in der Inspirationsluft den Normalwert von ca. 0,035 %, wird zunächst die Abgabe des endogenen CO2 aus der Lunge vermindert. Bei weiterer Erhöhung der CO2-Konzentration in der Inspirationsluft – auf 4 % – findet kein Austausch mehr statt. Wird die 4 %-Grenze überschritten, kommt es zu einer zusätzlichenCO2-Aufnahme aus der Inspirationsluft ins Blut.
All diese Werte variieren von Mensch zu Mensch und sind von vielen Faktoren abhängig, eine Gewöhnung an CO2 ist ebenso möglich (Apnoe-Taucher), hierzu konnte ich aber keine zuverlässigen Informationen finden… 

Gefahren einer Exkursion 
Nachdem all das niedergeschrieben wurde, sollte klar sein, warum ein Eingasmessgerät zwar eine sinnvolle Unterstützung, aber keinesfalls als alleiniger Indikator für eine sichere  Atmosphäre gelten kann. Diese Messgeräte müssen auch anhand ihres Einsatzortes bedient werden können, der Träger muss sich der möglichen Gefahren bewusst sein…

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Im Folgenden symbolischen Stollenquerschnitt sind die im Altbergbau am häufigsten auftretenden Gase anhand ihres Gewichtes sortiert dargestellt:

CO2 liegt als sogenannter CO2-See auf dem Stollenboden, darüber würde eine O2-Schicht kommen, darüber CO und zuletzt CH4 (H2S wird hier vernachlässigt).
 

Wie oben bereits beschrieben ist Methan (CH4) ein brennbares Gas, wenn die UEG (Untere ExplosionsGrenze) erreicht ist, genügt ein Funke und es kommt (durch den bei der Verbrennung aufgewirbelten Kohlenstaub) zu einer Schlagwetterexplosion…

Wenn kein Staub vorhanden wäre, würde sich eine Stichflamme an der Firste (Kohle) entlang ausbreiten….

Kohlenstoffmonoxyd (CO) ist eigentlich „nie“ anzutreffen, da es bei Verbrennungsprozessen entsteht – eigentlich… Aber leider gibt es auch die Sorte Befahrer, die mit einem Grill in eine Grube einziehen oder im Bereich der Maginot Linie, wo Feuer gelegt wurde, hier ist dann bei fehlender Bewetterung auch eine nicht ungefährliche CO-Konzentration möglich…

 

Die Gefahr durch CO2 ist für den Befahrer eigentlich die größte.

Für alle Gase gilt natürlich gleichermaßen, dass sie bei intakter Bewetterung im Luftstrom verwirbelt sind, es also keine klare Linie gibt. Der sogenannte CO2-See entsteht nur bei gestörter oder sehr geringer Bewetterung, bzw. in abgeschotteten windstillen Bereichen (z. Bsp. Senken)…CO2 kann ebenso von den Abbaufeldern auf die Grundstrecke wie Wasser „herunterlaufen“ und dort für matte Wetter verantwortlich sein… Oft trifft man auf die Frage nach Grenzwerten, wo ein Gegenüber eine binäre Antwort erwartet. Diese Frage kann nicht beantwortet werden, hier spielt Kondition, Konstitution, Expositionsdauer und eventuell eine Vorerkrankung eine entscheidende Rolle. Der eine kommt mit einer höheren Konzentration klar, der andere nicht. Es sind auch Berichte auffindbar, wo es vereinzelt Personen gegeben hat, die problemlos 10% CO2 überstanden haben. Fakt ist jedoch, wenn man die Symptome nicht ernst nimmt oder gar nicht kennt, kann es für jemanden das Ende sein… Das Messen des Sauerstoffanteils der Umgebungsluft kann nur ein Indikator sein, keiner weiß, welches Gas dort gerade den Sauerstoffanteil verdrängt, wirklich Sicher ist man nur mit Mehrgasmessgräten, welche zugegebenermaßen recht teuer sind…Schnelle Atmung, rasender Puls, Kopfschmerzen, Schwindel, Übelkeit, Benommenheit und Euphorie sind auf jeden Fall Anzeichen, die sagen: RAUS HIER! 

Die Grenze, wann es „zu viel“ war, wird keiner mehr wahrnehmen, weil eine Bewusstlosigkeit sich nicht ankündigt…Auch Wetterlampen sind keine geeigneten Mittel um eine ungefährliche Atmosphäre nachzuweisen, da deren Benutzung sehr viel Erfahrung benötigt und als unsicher gilt…


Wer sich näher mit dem Thema Altbergbau befassen möchte, dem empfehle ich das Befahrerhandbuch von www.untertage.com.

Es enthält viele nützliche Tips und Anregungen zu fast allen Bereichen der Altbergbauforschung.

Der Link zum kostenlosen Download:

Das Befahrerhandbuch

Der Artikel „Gefahren von Grubengasen“ wurde mit freundlicher Genehmigung geklaut von:  Team Rosengarten und mit eigenen Details ergänzt bzw. erweitert. Warum soll man das Rad neu erfinden?

Danke C.W.