Bergbau unter Tage

     

Brandstreckenprüfung

   

Traggerüst Reibtrommel

    

Großbrandprüfung

    

Brandschutz im Bergbau – Anforderungen an Produkte in Deutschland und Europa

Grubenbrände haben sich seit jeher als eine der größten Bedrohungen für Bergleute dargestellt. Um das Risiko von Bränden in Untertagebetrieben zu minimieren, müssen zum Beispiel vorbeugende Brandschutzmaßnahmen ergriffen werden. Diese können bspw. dadurch erreicht werden, dass nur solche Materialien eingesetzt werden, die schwerentflammbar sind oder einen Brand nicht selbstständig weiterleiten. Auch die Verwendung von schwerentflammbaren Hydraulikflüssigkeiten fällt hierunter. Die Prüfung und Beurteilung dieser Materialeigenschaften ist in Deutschland und Europa normiert. Weiterhin gibt es internationale Regelwerke, die entsprechende Prüfverfahren und die Bewertung der Ergebnisse beschreiben. Nachfolgend werden verschiedene Klassifizierungs- und Prüfnormen sowohl für Hydraulikflüssigkeiten, als auch für Kunststoffe, wie bspw. Fördergurte, Schäume und andere beschrieben und erläutert.

DIN EN ISO 12922

Schmierstoffe, Industrieöle und verwandte Produkte (Klasse L) - Familie H (Hydraulische Systeme) - Anforderungen an Druckflüssigkeiten in den Kategorien HFAE, HFAS, HFB, HFC, HFDR und HFDU

Im internationalen Bereich werden in der DIN EN ISO 12922 („Anforderungen an Druckflüssigkeiten“) verschiedene Arten von Hydraulikflüssigkeiten beschrieben. Diese werden entweder aufgrund ihres Wasseranteils in Kategorien HFAE, HFAS und HFB bzw. aufgrund ihrer synthetischen Zusammensetzung in HFC, HFDR, HFDU unterschieden. Jedem der genannten Flüssigkeitstypen werden – nebst mechanischen Eigenschaften – ein bestimmter Grad an Schwerentflammbarkeit vorgeschrieben. Dieses Maß wird durch vier verschiedene Prüfmethoden bestimmt.

DIN EN ISO 20823

Bestimmung der Entflammbarkeits-Charakteristik von Flüssigkeiten bei Kontakt mit heißen Oberflächen

Die Neigung einer Flüssigkeit, sich selbst auf einer heißen Oberfläche zu entzünden wird nach DIN EN ISO 20823 ermittelt. Hierbei wird eine kleine Menge des Hydrauliköls auf eine vorgeheizte Oberfläche getropft (die Temperatur wird je nach o. g. Typ voreingestellt, z. B. 400°C für HFDU Flüssigkeiten) und anschließend der Effekt beurteilt. Entweder entflammt die Flüssigkeit gar nicht, brennt nur auf der heißen Oberfläche oder brennt und tropft brennend in die Auffangschale ab. Ein Nicht-Brennen kann gemäß der Normvorgaben als „bestanden“ gewertet werden.

DIN EN ISO 14935

Bestimmung der Nachbrennzeit schwer entflammbarer Flüssigkeiten an einem Docht

Bei der Prüfung nach DIN EN ISO 14935 wird eine kleine, rechteckige Aluminiumsilicatplatte in die Flüssigkeit eingetaucht und als Docht verwendet. Eine Flamme, die nicht größer ist als die eines Feuerzeugs, wird für eine vorgegebene Zeit an den „Docht“ gehalten und das Brandverhalten bewertet: brennt der Docht eigenständig weiter und wenn ja, wie lange. Die Beflammungszeiten werden von 2 s sukzessiv auf 30 s gesteigert.

DIN EN ISO 15029

Bestimmung der Zündeigenschaften von Sprühstrahlen schwer entflammbarer Flüssigkeiten

Ein weiteres Verfahren, um die Schwerentflammbarkeit von Hydraulikflüssigkeiten nachzuweisen, sind die Sprühstrahlzündprüfungen nach DIN EN ISO 15029, Teile 1 und 2. Hier wird die Flüssigkeit unter hohem Druck aus einer Düse versprüht und für Teil 1 einer Schweißbrennerflamme bzw. für Teil 2 einer stabilisierten Propanflamme ausgesetzt. Zu bewertende Faktoren sind für den Teil 1 die Nachbrennzeit der Flamme, für Teil 2 werden Entflammbarkeits- und Flammenlängenindex sowie die Rauchdichte bestimmt. Unter Entflammbarkeitsindex ist ein definiertes Verhältnis der Zu- bzw. Ablufttemperaturen mit und ohne Sprühstrahl zu verstehen. Der Flammenlängenindex ist ebenfalls eine Verhältnisangabe, in die die Länge der Flamme einfließt. Die Rauchdichte beschreibt die Intensität des durch die Beflammung entstehenden Brandrauchs.

DIN EN 14973, DIN EN 12882

Fördergurte für die Verwendung unter Tage bzw. allgemeine Anwendung - Elektrische und brandtechnische Sicherheitsanforderungen

Die brandtechnischen Eigenschaften von Fördergurten für den Einsatz unter Tage werden in der DIN EN 14973 beschrieben, während sie für die allgemeine Anwendung (z.B. übertägiger Bergbau, Kraftwerke, etc.) in der DIN EN 12882 zusammengefasst sind. Die Gurte werden auf Grundlage ihres späteren Anwendungsbereichs gemäß DIN EN 14973 in fünf Klassen (A bis C2) bzw. nach DIN EN 12882 in 10 Kategorien (1 bis 5 C) eingeteilt. So wird beispielsweise die Klasse „B1“ folgendermaßen beschrieben: „allgemeiner Einsatz, nur gefährlich bei eingeschränktem Zugang und Fluchtweg. Zusätzlich herrscht eine potenziell entflammbare Atmosphäre vor. Es werden keine zusätzlichen Sicherheitsvorkehrungen vorgehalten.“ Die Festlegung der zu verwendenden Kategorie bzw. Klasse erfolgt auf Grundlage einer Gefährdungsbeurteilung durch den Endnutzer. Je nach angestrebter Klassifizierung sind die Prüfverfahren und –anforderungen in den zuvor genannten Normen festgeschrieben. Es sind bis zu vier verschiedene Prüfungen notwendig, um die Anforderungen an die Brandschutzeigenschaften zu erfüllen.

DIN EN ISO 340

Fördergurte - Brandverhalten unter Laborbedingungen - Anforderungen und Prüfung

Das ist eine Laborprüfung, bei der der Probekörper (200 mm x 25 mm x Dicke) im 45° Winkel mit einem Laborbrenner beflammt wird. Hierbei wird die Nachbrennzeit bzw. Nachglimmzeit dokumentiert und bewertet. Der Fördergurt wird sowohl mit als auch ohne Deckplatten geprüft. Diesem Test folgen Prüfungen im mittleren Maßstab. Je nach angestrebter Klassifizierung bzw. Prüfergebnis können die nachfolgenden Verfahren ausgewählt werden oder folgen aufeinander.

DIN EN 12881-1, Verfahren A, B, C und D

Fördergurte - Brandtechnische Prüfungen

Verfahren A der DIN EN 12881-1 legt in diesem Fall fest, dass ein 2 m langes Fördergurtstück (komplette Breite) auf einem Gestell zu positionieren und von unten mit einem 80 kW Gasbrenner zu beflammen ist. Bei einer Prüfung nach Verfahren B wird ein 2,50 m langer Probekörper (ebenfalls bei kompletter Breite) sowohl von oben als auch von unten parallel beflammt. Der Hintergrund liegt darin, dass die DIN EN 12881-1 die Brandweiterleitung beurteilt, d. h. wie weit brennt ein Fördergurt eigenständig weiter, wenn er sich entzündet hat. Dies kann nur beurteilt werden, wenn sich der Gurt auch tatsächlich vollständig entzündet. Daher wird beispielsweise bei unvollständiger Entzündung während einer Prüfung nach Verfahren A eine Prüfung nach Verfahren B notwendig. Alternativ hierzu kann Verfahren C angewendet werden. Dabei wird ein Probekörper (1.500 mm x 230 mm x Dicke) im sogenannten „Laborbrandstollen“ (Abmaße: 460 mm x 460 mm x 1.676 mm) mit einem sechsteiligen Brenner für 50 Minuten beflammt und auch hier die Brandweiterleitung, d. h. die unbeschädigte Restlänge des Gurts beurteilt. Abschließend ist noch Verfahren D aufzuführen, das sich nur in wenigen Punkten von Verfahren C unterscheidet. Dies betrifft die Abmaße des „Laborbrandstollens“ (2.100 mm x 350 mm x 350 mm) und des Probemusters (1.200 mm x 90/120 mm x Dicke) sowie den Brenner, der in diesem Fall nur 15 Minuten auf die Probe einwirkt.

DIN EN 14973 Klasse C2

Um die Klasse C2 nach DIN EN 14973 zu erreichen, ist eine Brandprüfung im Realmaßstab notwendig (DIN EN 12881-2). Eine Fördergurtprobe von 18 m Länge (komplette Breite) wird hierbei einem initialen 300 kg Holzfeuer (Wärmeleistung ca. 3,3 MW) ausgesetzt, sodass sich der Gurt letztendlich selbst entzündet. Die Anforderung besagt, dass sich der Brand an dem Fördergurt nicht weiter als 15 m ausbreiten darf, sprich 3 m des Probestücks am Ende unbeschädigt bleiben.

DIN EN 1554

Fördergurte - Prüfung der Trommelreibung

Eine weitere Prüfnorm beschreibt den sogenannten „Reibtrommeltest“. Das Verfahren nach DIN EN 1554 simuliert einen festsitzenden Fördergurt bei sich weiter drehender Antriebstrommel. Während der Prüfung darf es zu keiner offenen Flammenbildung kommen, sowie – je nach Anforderung der  angestrebten Kategorie bzw. Klasse – auch nicht zum Glühen oder zur Überschreitung definierter Grenz-Temperatur-Werte auf der Trommeloberfläche.

DIN EN ISO 284

Fördergurte - Elektrische Leitfähigkeit

Um eine statische Aufladung und die damit einhergehende Gefahr eines Zündfunken zu vermeiden, müssen Fördergurte entsprechend elektrisch leitend sein. Die Überprüfung dieser Charakteristik wird in der DIN EN ISO 284 beschrieben. Hierbei wird die Leitfähigkeit mittels zweier Rundelektroden bestimmt, die auf den Probekörper (300 mm x 300 mm) aufgesetzt werden. Der Widerstand als Maß für die Fähigkeit statische Ladung abzuleiten, muss unter dem Grenzwert von 300 MΩ bleiben.

§ 4 GesBergV (Injektionsharz oder Hohlraumverfüller)

Gemeinsame Prüfbestimmungen der Länderbergbehörden für allgemeine Zulassungen nach § 4 in Verbindung mit Anlage 5 der Bergverordnung zum gesundheitlichen Schutz der Beschäftigten (Gesundheitsschutz-Bergverordnung - GesBergV)

Die Prüfbestimmungen für Stoffe nach § 4 GesBergV definieren zum einen die Überprüfung der bergbauhygienischen Belange von Produkten sowie deren Einzelkomponenten. Zum anderen werden verschiedene Brandprüfungen für Schäume beschrieben, die als Injektionsharz oder Hohlraumverfüller eingesetzt werden sollen. Soll ein Produkt als Injektionsharz eingesetzt werden, muss die Aushärtetemperatur bestimmt werden. Diese muss unter 150°C bleiben bzw. gleichermaßen unterhalb des Flammpunkts jeder einzelnen Komponente. Weiterhin muss die Schaumkonsistenz bewertet werden. Dies bedeutet, dass das ausgehärtete Material keine Hohlräume im Schaum bilden darf, durch die möglicherweise Gas durchdringen kann. Hierzu wird ein 90 Liter Block des Schaums ausgehärtet, in Scheiben geschnitten und auf solche Hohlräume hin untersucht.
Soll das Produkt allerdings als Hohlraumverfüller eingesetzt werden, d. h. eine großflächige Anwendung in einer Strecke erfahren, dann müssen zwei andere Prüfungen zusätzlich zur Bestimmung der Aushärtetemperatur durchgeführt werden. Es wird hierzu ein 90 Liter Block des Materials ausgehärtet, und 100 g Standardkohlenstaub (Selbstentzündungstemperatur nach VDI 2263 zwischen 110°C und 120°C) in einen Hohlraum auf der Oberfläche gegeben. Der Probekörper befindet sich in einem Isolierraum bei 60°C. Die Temperaturentwicklung im Kohlenstaub bzw. im Probekörper selbst sowie die Rauchentwicklung werden beobachtet. Der Standardkohlestaub darf sich beim Aushärten nicht selbst entzünden und nicht glühen bzw. an keiner Messstelle über 400°C erreichen. Weiterhin wird ein Versuch im Realmaßstab durchgeführt: Auf einem 13 m langen Abschnitt eines Brandtunnels wird sowohl rechts und links an den Seiten sowie an der Firste durchgehend das Material appliziert. In Wetterrichtung vor dem ausgeschäumten Bereich wird anschließend ein 460 kg Holz Feuer entzündet, das nun das Material mit Wärme und Flammen beaufschlägt. Um ein positives Versuchsergebnis zu erlangen, müssen am Ende der Prüfung mindestens 3 m des ausgeschäumten Materials unbeschädigt verbleiben.

AS 4606

Brandtechnische und elektrische Anforderungen für Fördergurte und deren Zubehör – Grade S

Die Australische Norm formuliert brandtechnische und antistatische Anforderungen an Fördergurte, um eine sichere Verwendung in der Industrie zu gewährleisten. Auch wenn der Standard primär für den untertägigen Kohlebergbau entwickelt wurde, sind die Sicherheitsanforderungen so definiert, dass Fördergurte und deren Zubehör in potenziell explosionsgefährlichen Bereichen eingesetzt werden können.

Die Norm fordert die Durchführung von fünf Prüfungen, um einen Gurt oder eine Bauartreihe (sog. Range) zu klassifizieren.

In der AS 1334.9 wird das Verfahren zur Ermittlung der antistatischen Eigenschaften beschrieben. Die AS 1334.10 definiert den sog. Finger Burn Test. Hier wird ein horizontal eingespannter Probekörper (150 mm x 13 mm) für 60 s mit einem Brenner beflammt. Die Nachbrennzeit wird dokumentiert. Es werden Werte mit und ohne Deckplatte bestimmt.

Der Reibtrommeltest nach AS 1334.11 ermittelt den Einfluss von Reibung auf den Gurt (Glühen oder Brennen). Die maximale Temperatur der Trommel wird ebenfalls bestimmt und bewertet.

Die sog. Propanrostprüfung wird in der AS 1334.12 beschrieben. Hierbei werden 2 m lange Probekörper von unten mit einem 80 kW Gasbrenner beflammt und somit die selbstverlöschenden Eigenschaften des Gurtes ermittelt.

Zuletzt wird noch der Sauerstoff-Index nach ISO 4589-2 bestimmt. Der Wert beschreibt eine grundsätzliche Eigenschaft des geprüften Materials. Ein hoher Sauerstoff-Index-Wert korreliert mit einem hohen Widerstand gegen Entzündung. Er wird für das Probematerial sowohl mit als auch ohne Deckplatte ermittelt.

Für Fördergurt-Zubehör (z. B. Abstreifschilde, Splicing Material) sind Prüfungen nach AS 1334.10, ISO 4589-2 und ein Antistatik-Test (z. B. AS 1334.9) gefordert.

Um eine Fördergurt-Zulassung, z. B. beim New South Wales Department of Industry, zu beantragen, muss jeder Gurt die oben beschriebenen Prüfungen bestehen. Diese Prüfungen müssen dann alle 5 Jahre wiederholt werden.

Zusätzlich zum Prüfbericht ist für die Zulassung ein sog. „Certificate of Conformance“ notwendig.

Die DMT verfügt über die notwendige Autorisierung des New South Wales Department of Industry um sowohl die zuvor genannten Prüfungen durchzuführen als auch die dazugehörigen Berichte und das Certificate of Conformance auszustellen.

weitere brandtechnische Prüfungen

Brandtechnische Prüfungen von Fördergurten nach australischen Normen und Ausstellung des "certificate of conformance" mit Anerkennung des New South Wales Department of Industry

  • AS 1334.9 – Determination of electrical resistance of conveyor belting
  • AS 1334.10 – Determination of Ignitability and flame propagation characteristics of conveyor belting
  • AS 1334.11 – Determination of ignitability and maximum surface temperature of belting subjected to friction
  • AS 1334.12 – Determination of combustion propagation characteristics of conveyor belting
  • Sicherheitstechnische Prüfungen von Fördergurten nach DIN 22109 Teil 1, Teil 2 und Teil 4
  • Brandtechnische Prüfungen von Kunststoffbetriebsmitteln nach DIN 22100 Teil 7
  • Brandtechnische Prüfungen nach DIN 22118 – Prüfung im Laborbrandstollen für folgende Betriebsmittel
  • Textilfördergurte nach DIN 22109-1; DIN 22109-2 und DIN 22109-4
  • Deckplattenmaterialien (DIN 22100-7)
  • Abstreiferleisten für Fördergurte (DIN 22100-7)
  • Reibbeläge für Antriebstrommeln (DIN 22100-7)
  • Beläge für Gurttragrollen (DIN 22100-7)
  • Großbrandprüfungen im Maßstab 1:1 in unseren Brandtunneln (bis 90m Länge und 10 m² Querschnitt)