Seilbruch

Als Seilbruch oder Seilriss bezeichnet man das Durchreißen eines Stahlseiles aufgrund von Materialermüdung oder Überlastung. Insbesondere bei Förderseilen in seigeren oder tonnlägigen Schächten kann ein Seilbruch schwere Folgen haben. Bei Stahlseilen, die für die horizontale Förderung verwendet werden, sind die Folgen eines Seilbruchs in der Regel nicht so gravierend.^[1]

Grundlagen und Geschichtliches

In der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts waren Seilbrüche an Schachtförderanlagen noch sehr häufig. In der Zeit von 1940 bis 1952 gab es insgesamt 20 Fälle von Seilbrüchen im Bergbau. Aufgrund der Gefahren durch Seilbrüche waren zu dieser Zeit für Fördermittel von Seilfahrtsanlagen spezielle Fangvorrichtungen vorgeschrieben, die bei einem Seilbruch den Korb vor einem Absturz bewahren sollten. Nachdem etwa ab dem Jahr 1950 die Qualität der Förderseile immer besser wurde, wurden die Fangvorrichtungen wieder abgeschafft. Trotz der verbesserten Seilqualitäten und der verbesserten Prüf- und Überwachungsmethoden kam es in der Zeit von 1960 bis 2010 noch zu sechs Seilbrüchen bei Schachtförderanlagen. Im Jahr 2001 riss ein 76 Millimeter starkes Förderseil, nachdem ein beladenes Fördergefäß aufgrund eines Defektes an den Bremsen der Fördermaschine nicht genügend abgebremst werden konnte und bei abgeschalteter Fördermaschine anfing, in Richtung Schachtsumpf zu treiben. Das leere Fördergefäß prallte anschließend mit so großer Wucht gegen den Prellträger, dass es zum Seilbruch kam. Auf der Schachtanlage Fürst Leopold Wulfen blieb der unbesetzte Hilfsfahrkorb an einem Schienenstoß der Schachtführung hängen, und da die Korbüberwachung nicht auslöste, bildete sich ein Hängseil. Nach kurzer Zeit löste sich der Korb schlagartig und fiel in das Förderseil. Dabei riss das Förderseil und der Korb stürzte in den Sumpf.^[2]

Verschleisserscheinungen

Stahlseile werden während ihrer Verwendung auf unterschiedliche Weise belastet, dadurch wird ihre Tragfähigkeit allmählich verringert. Im Laufe der Betriebszeit kommt es durch Strukturveränderungen zu einer Verringerung des Seildurchmessers. Beim Betrieb in korrosiver Atmosphäre und bei Drahtseilen, die längere Zeit aufliegen, kommt es mit der Zeit zu Korrosionen. Aufgrund der Korrosion kommt es wegen der Verkleinerung des Seildurchmessers zu einer Verringerung der statischen Bruchfestigkeit. Außerdem können sich Rostnester bilden, die ebenfalls das Seil schwächen. Durch die Bewegung der Litzen kommt es zum Abrieb von Seilmaterial, dem sogenannten inneren Abrieb. Durch Bewegungen zwischen dem Seilscheibenfutter und dem Seil, z. B. beim Bremsen oder Schleifen des Seiles an Gegenständen, kommt es zum sogenannten äußeren Abrieb. Beide Formen des Abriebs verringern den Seildurchmesser an den belasteten Stellen und führen somit zu einer Verminderung der Tragfähigkeit. Aufgrund der wechselnden Dehnungsbelastung kommt es auch zu einzelnen Drahtbrüchen, die je nach Belastung so an einer Stelle konzentriert sein können, dass ganze Seillitzen brechen.^[3]

Drahtbrüche

Drahtbrüche entstehen überwiegend aufgrund von Materialermüdung oder Materialverschleiß. Dabei entstehen Drahtbrüche immer dort, wo die Belastung des Seiles am größten ist. Ist der Drahtwerkstoff bereits vorgeschädigt, kann es durch diese Vorschädigung schon nach kurzer Einsatzzeit zu Drahtbrüchen kommen. Solche Vorschädigungen können bereits bei der Drahtherstellung entstehen, wenn der Draht, bedingt durch den Herstellungsprozess, große Eigenspannungen aufweist. Eine Untersuchung aus dem Jahr 1996 hat gezeigt, dass Drahtbrüche auch in Folge bereits entstandener Drahtbrüche entstehen. Einzelne Drahtbrüche haben jedoch keinen großen Einfluss auf die Tragfähigkeit des Seiles. Bei einer Untersuchung aus dem Jahr 1997 wurde festgestellt, das bei Drahtbrüchen in einem Seil die gebrochenen Drähte bereits nach eineinhalbfacher Seilschlaglänge wieder die volle Tragfähigkeit im Seil haben. Erst dann wenn diese Drahtbrüche in einem kurzen Seilabschnitt konzentriert vorkommen, wird die Tragfähigkeit des Seiles vermindert.^[4]

Überlastung

Förderseile werden speziell für jede Förderanlage dimensioniert.^[5] Jedes Seil muss dabei eine ganz bestimmte Bruchkraft besitzen. Diese wird anhand von Seilbruchversuchen der einzelnen Drähte mit anschließender Berechnung und Zerreißen von Probestücken ermittelt.^[6] Den ermittelten Werten hält das Seil unter normalen Betriebsbedingungen stand. Durch abruptes Abbremsen oder ruckartigem Zug am Seil werden diese Werte unter bestimmten Voraussetzungen überschritten. Bei Förderseilen von Bergwerksförderanlagen treten durch Stoßbeanspruchungen mehr als dreimal so hohe Belastungen auf als bei normalen Aufzugsanlagen. Dies liegt an den hohen Fördergeschwindigkeiten, mit denen die Förderkörbe bewegt werden. Aufgrund der großen Teufe haben Förderseile auch ein sehr großes Eigengewicht, dies führt bei Betriebsstörungen dazu, dass im ungünstigsten Fall die Förderseile mit dem sechsfachen Wert der Last beansprucht werden.^[6] Bei abruptem Anhalten, z.B. durch Blockieren der Fördermittel oder einer überproportionalen Notbremsung, werden diese Werte noch überschritten, so dass die Bruchkraft des Förderseils überschritten wird und das Förderseil reißt.^[7] Eine ebensolche Überlastung kann entstehen, wenn das Fördermittel bei der Abwärtsfahrt hängen bleibt und das Seil weiter nachtreibt. In so einem Fall bildet sich durch das nachtreibende Seil eine als Hängseil bezeichnete Seilschlaufe. Löst sich dann plötzlich das Fördermittel, fällt es schlagartig mehrere Meter, bis das Hängseil wieder straff gezogen ist. Die Belastung des Seiles kann dabei die Bruchkraft des Seiles überschreiten und das Seil reißt. Seilbrüche aufgrund von Hängseil können bei Trommelfördermaschinen auftreten.^[6]

Vorbeugung

Seit etwa 50 Jahren ist im deutschen Bergbau kein Förderseil mehr aufgrund von Verschleiß gerissen. Dies liegt insbesondere an den verstärkten Kontrollen der Förderseile.^[2] So müssen Förderseile regelmäßig durch fachkundige Personen und durch verantwortliche Personen kontrolliert werden. Dazu kommen regelmäßige Überprüfungen durch anerkannte Sachverständige. Wird bei den Überprüfungen festgestellt, dass die Bruchkraft des Seiles um mehr als 15 Prozent unterschritten ist, dürfen die Seile nicht mehr für die Seilfahrt verwendet werden.^[8] Verschleißerscheinungen durch Korrosion oder Abrieb werden in der Regel durch Sichtkontrollen erkannt.^[2] Äußere Drahtbrüche erkennt man dadurch, dass das Seil leicht stachelig wird.^[9] Innere Drahtbrüche lassen sich jedoch nicht durch äußere Besichtigung feststellen. Um einen genauen Überblick über den Schächungsgrad des Förderseiles zu erhalten, werden diese Seile bei Bedarf durch zerstörungsfreie Prüfverfahren überprüft.^[2]

Einzelnachweise

1. ↑ Julius, Ritter von Hauer: Die Fördermaschinen der Bergwerke. 2. Auflage, Verlag von Arthur Felix, Leipzig 1874
2. ↑ ^{a b c d} Winfried Sindern, Olivier Gronau: Stahldrahtseile - bewährte Leistungsträger von Schachtförderanlagen. In: Ring Deutscher Bergingenieure e.V. (Hrsg.): Bergbau. 61. Jahrgang, Nr. 4, Makossa Druck und Medien GmbH, Gelsenkirchen April 2010, ISSN 0342-5681, S. 155–164.
3. ↑ Diepa Drahtseilwerk Dietz: Spezialdrahtseile (abgerufen am 28. Juli 2011)
4. ↑ Andreas Klöpfer: Untersuchung zur Lebensdauer von zugschwellbeanspruchten Drahtseilen. Institut für Fördertechnik und Logistik der Universität Stuttgart, Juni 2002 (abgerufen am 29. Juli 2011)
5. ↑ Seilsicherheit Weltweit. aus Durchblick Nr. 10 Herbst 2010, Infozeitschrift der DSK (abgerufen am 28. Juli 2011)
6. ↑ ^{a b c} Technische Anforderungen an Schacht- und Schrägförderanlagen (TAS). Verlag Hermann Bellmann, Dortmund 2005
7. ↑ A. Siemieniec S. Wolny: Analyse der Arbeitsverhältnisse einer Förderanlage während einer Notbremsung. TU Clausthal, Institutsmitteilung Nr. 24 (abgerufen am 29. Juli 2011)
8. ↑ Thüringer Bergverordnung für Schacht- und Schrägförderanlagen (ThürBVOS) vom 1. November 2004
9. ↑ Hugo Bethmann: Die Hebezeuge, Elemente der Hebezeuge, Flaschenzüge, Winden und Krane. Zweite verbesserte und vermehrte Auflage, Druck und Verlag von Friedrich Vieweg und Sohn, Braunschweig 1908

Weblinks

• Silke Schönherr: Einfluss der seitlichen Seilablenkung auf die Lebensdauer von Drahtseilen beim Lauf über Seilscheiben. Institut für Fördertechnik und Logistik der Universität Stuttgart (abgerufen am 28. Juli 2011)