Wie wird das Problem der mangelnden Sauerstoffzufuhr in tiefen unterirdischen Stollen gelöst?

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Das Problem der Sauerstoffzufuhr und der Abfuhr von Schadgasen in tiefen Stollen und Bergwerken wird durch die sogenannte Bewetterung gelöst. In der Bergmannssprache bezeichnet „Wetter“ die Gesamtheit der Gase, die sich in einem Bergwerk befinden.

Hier sind die wichtigsten Mechanismen und Techniken, wie dieses Problem gelöst wird:

1. Das Grundprinzip: Frischwetter und Abwetter

Ziel der Bewetterung ist ein ständiger Luftaustausch.

  • Frischwetter: Sauerstoffreiche Luft, die von über Tage nach unten geleitet wird.
  • Abwetter: Verbrauchte Luft (wenig Sauerstoff, viel CO₂, eventuell Methan oder Staub), die nach draußen befördert wird.

2. Mechanische Bewetterung (Grubenlüfter)

In tiefen Stollen reicht die natürliche Luftzirkulation nicht aus. Daher werden riesige Ventilatoren (Grubenlüfter) eingesetzt. Es gibt zwei Ansätze:

  • Saugende Bewetterung: Der Hauptlüfter sitzt an einem Schachtausgang und saugt die verbrauchte Luft aus dem Bergwerk. Dadurch entsteht ein Unterdruck, der Frischwetter durch einen anderen Schacht (Einziehschacht) nachzieht.
  • Drückende Bewetterung: Luft wird aktiv von oben in das Bergwerk gepresst.

3. Sonderbewetterung (Lutten)

An den Stellen, an denen der Stollen gerade erst gegraben wird (vor Ort), gibt es noch keinen geschlossenen Kreislauf. Dort kommen Lutten zum Einsatz. Das sind flexible oder starre Rohre (ähnlich wie riesige Staubsaugerschläuche), die die Luft direkt bis an das Ende des Stollens blasen oder saugen. Kleine mobile Ventilatoren sorgen hier für den nötigen Druck.

4. Lenkung der Luftströme

Damit die Luft nicht den einfachsten Weg nimmt, sondern in alle Winkel des Stollens gelangt, muss der Luftstrom gesteuert werden:

  • Wettertüren und Wetterschleusen: Sie blockieren oder erlauben den Luftstrom in bestimmte Abschnitte.
  • Wetterkreuze: Überführungen, bei denen sich Frisch- und Abwetterströme kreuzen können, ohne sich zu vermischen.
  • Wetterwände: Künstliche Barrieren, die den Strom lenken.

5. Überwachung der Gaszusammensetzung

Sauerstoffmangel ist oft gar nicht das einzige Problem. Gefährlicher sind:

  • Schlagwetter (Methan): Hochentzündliches Gas, das beim Kohleabbau entweicht.
  • Matte Wetter (CO₂ / Stickstoff): Gase, die den Sauerstoff verdrängen und zum Ersticken führen können.
  • CO (Kohlenmonoxid): Entsteht bei Bränden oder durch Dieselmotoren und ist hochgiftig.

Moderne Sensoren messen ständig die Konzentration dieser Gase. Sinkt der Sauerstoffgehalt oder steigt die Methankonzentration, wird Alarm ausgelöst oder die Stromzufuhr für Maschinen automatisch abgeschaltet.

6. Kühlung (Klimatisierung)

In sehr tiefen Stollen (z. B. im südafrikanischen Goldbergbau in 4.000 m Tiefe) ist nicht nur der Sauerstoff das Problem, sondern die enorme Erdwärme (bis zu 60 °C). Hier wird die Bewetterung mit gigantischen Kühlanlagen kombiniert, die die Frischluft vorab kühlen, damit Menschen dort überhaupt überleben können.

Zusammenfassung

Die Lösung besteht aus einem kontrollierten Kreislauf, bei dem durch mechanische Ventilatoren Frischluft über Schächte eingezogen, über Luttensysteme bis an die Arbeitsstellen geführt und die verbrauchte Luft über separate Wege wieder ausgestoßen wird.

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