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Bestimmungen
des Landesoberbergamts Nordrhein-Westfalen
zur Prüfung von Wassertrögen für Wassertrogsperren im Steinkohlenbergbau
(Wassertrog-Prüfbestimmungen)
vom 15.4.1985Inhaltsübersicht
1. Geltungsbereich
2. Anforderungen
2.1. Bautechnische Eigenschaften
2.2. Wärmetechnische Eigenschaften
2 3. Explosionstechnische Eigenschaften
2.4. Brandtechnische Eigenschaften
2.5. Elektrische Eigenschaften
2.6. Hygienische Eigenschaften3. Prüfungen und Beurteilungen
3.1. Prüfung der bautechnischen Eigenschaften
3.1.1. Form, Fassungsvermögen, Abmessungen
3.1.2. Entstapelbarkeit
3.1.3. Wasserstandsanzeige
3.1.4. Formbeständigkeit
3.2. Prüfung der wärmetechnischen Eigenschaften
3.2.1. Prüfverfahren
3.2.2. Prüfanordnung
3.2.3. Durchführung der Prüfung
3.2.4. Beurteilung
3.3. Prüfung der explosionstechnischen Eigenschaften
3.3.1. Prüfung der Wasserverteilung
3.3.1.1 . Prüfverfahren
3.3.1.2. Prüfanordnung
3.3.1.3. Durchführung der Prüfung
3.3.1.4. Beurteilung der Wasserverteilung
3.3.2. Prüfung der Löschwirksamkeit
3.4. Prüfung der brandtechnischen Eigenschaften
3.4.1. Prüfverfahren
3.4.2. Prüfanordnung
3.4.3. Durchführung der Prüfung
3.4.4. Beurteilung
3.5. Prüfung der elektrischen Eigenschaften
3.5.1. Prüfverfahren
3.5.2. Beurteilung
3.6. Prüfung der hygienischen Eigenschaften
3.6.1. Vorproben
3 6.1.1. Beurteilung anhand der Rezeptur
3.6.1.2. Erhitzen in der Flamme eines Bunsenbrenners
3.6.1.3. Erhitzen im Glühröhrchen
3.6.2. Weitere Prüfungen
3.6.2.1. Prüfung im geschlossenen Raum
3.6.2.1.1.Prüfverfahren
3.6.2.1.2.Beurteilung4. Anzahl der Prüfversuche
5. Prüfberichte
6. Verzicht auf Prüfungen und Vornahme weiterer Prüfungen
7. Teilnahme an Prüfungen
AnlagenAnlage 1 Prüfstellen und erforderliche Mengen
Anlage 2 Prüfung der explosionstechnischen Eigenschaften
Anlage 3 Prüfung der Wasserverteilung
Anlage 4 Prüfung der brandtechnischen Eigenschaften
1. GeltungsbereichIn den 'Bestimmungen zur Prüfung von Wassertrögen für Wassertrogsperren' sind die Anforderungen und Prüfverfahren zusammengestellt, denen Wassertröge, gegebenenfalls mit Abdeckungen, genügen müssen, wenn sie vom Landesoberbergamt im Sinne des §§ 220 Abs. 1 BVOSt vom 20.2.1970 zugelassen werden sollen, damit sie für die Errichtung von Wassertrogsperren im Steinkohlenbergbau unter Tage verwendet werden können.
Die 'Bestimmungen zur Prüfung von Wassertrögen für Wassertrogsperren' sind von den Fachstellen, die das Landesoberbergamt mit der Durchführung von Prüfungen beauftragt hat, zugrunde zu legen. Sie sollen den Hersteller und den Verwender über die behördlichen Anforderungen an Wassertröge unterrichten.
2. Anforderungen
2.1. Bautechnische Eigenschaften
2.1.1. Die Form, das Fassungsvermögen und die Abmessungen der Wassertröge sollen den Festlegungen in DIN 21576 entsprechen.
2.1.2. Tröge gleicher Bauart müssen leicht entstapelbar sein.
2.1.3. Die Tröge müssen so beschaffen oder eingerichtet sein, daß jederzeit von außen erkennbar ist, ob der Wasserinhalt von dem Mindestinhalt abweicht.
Mindestinhalt:
- Trog 1 A DIN 21576 und 1 B DIN 21576, (Fassungsvermögen 40 l):
35 l bei Verwendung einer Trogabdeckung (Deckel),
30 l ohne Verwendung einer Trogabdeckung (Deckel); - Trog 2 A DIN 21576 und 2 B 21576, (Fassungsvermögen 90 l):
80 l bei Verwendung einer Trogabdeckung (Deckel),
70 l ohne Verwendung einer Trogabdeckung (Deckel).
2.1.4. Tröge, gegebenenfalls mit Abdeckung, müssen eine ausreichende Festigkeit und Formbeständigkeit haben.
2.2. Wärmetechnische Eigenschaft
Die Tröge, gegebenenfalls mit Abdeckung, müssen bei Wärmeeinwirkung möglichst lange funktionsfähig bleiben.
2.3. Explosionstechnische Eigenschaften
2.3.1. Die Tröge, gegebenenfalls mit Abdeckung, müssen so beschaffen sein, daß das in ihnen enthaltene Wasser unter der Einwirkung des dynamischen Drucks (Winddruck) der Explosion freigegeben und ausreichend verteilt wird.
2.3.2. Explosionssperren aus Wassertrögen, gegebenenfalls mit Abdeckung, sollen Kohlenstaubexplosionen und Methanexplosionen wirksam ablöschen - in Abschnitt 3.3.2 Einschränkung -.
2.4. Brandtechnische Eigenschaften
Das Material von Trögen und Abdeckungen muß zumindest schwer brennbar sein. Bei definierter Beflammung darf es nicht selbständig weiterbrennen.
2.5. Elektrische Eigenschaften
Auf den Trögen und Abdeckungen darf sich nicht eine elektrische Ladung ansammeln können, die zur Entzündung von Gemischen aus Luft mit Grubengas (Methan/Luft-Gemische) oder zur Auslösung elektrischer Sprengzünder ausreicht.
2.6. Hygienische Eigenschaften
Unter Betriebsbedingungen darf der Werkstoff der Tröge und Abdeckungen die Gesundheit nicht gefährden. Bei Wärme- oder Brandeinwirkung auf den Werkstoff dürfen Zersetzungsstoffe nicht in solcher Menge entstehen, daß sie zu Schäden oder zu unerträglichen Reizungen an Haut oder Augen führen.
3. Prüfungen und Beurteilungen
Die im Abschnitt 2 aufgeführten Anforderungen gelten als erfüllt, wenn die Prüfungen nach Abschnitt 3 zu einer positiven Beurteilung führen. Die Prüfungen sind an neuen Trögen und Abdeckungen durch die in Anlage 1 genannten Prüfstellen vorzunehmen.
3.1. Prüfung der bautechnischen Eigenschaften
3.1.1. Form, Fassungsvermögen, Abmessungen
Bei der Prüfung der Form, der Abmessungen und des Fassungsvermögens der Tröge wird das Normblatt DIN 21576 (z.Z. Ausgabe Dezember 1969) 'Tröge für Wassertrogsperren' zugrunde gelegt. Abweichungen von den Abmessungen b1 und l1 sind nicht zulässig. Das Fassungsvermögen darf um max. 5% unterschritten werden. Bei den Trögen der Form A DIN 21576 müssen die Ecken des Trograndes abgerundet sein.
3.1.2. Entstapelbarkeit
Bei gleichmäßiger statischer Belastung eines Trogstapels von 5 ineinandergestellten Trögen durch eine Last von 50 kg dürfen die Tröge keine Beschädigungen oder bleibenden Verformungen erleiden; beim anschließenden Entstapeln dürfen sie nicht gegeneinander verklemmt sein, es dürfen keine Schäden an den Trögen auftreten.
3.1.3. Wasserstandsanzeige
Bei Trögen aus nicht durchscheinendem Material wird die Funktionsfähigkeit und Genauigkeit der Wasserstandsanzeigevorrichtung geprüft. Diese Prüfung wird auch durchgeführt, wenn Tröge aus durchscheinendem Material mit einer Wasserstandsanzeigevorrichtung versehen werden sollen.
3.1.4. Formbeständigkeit
Die Formbeständigkeit wird durch die Prüfungen nach Abschnitt 3.1.2 und 3.2 bestimmt.
3.2. Prüfung der wärmetechnischen Eigenschaften
3.2.1. Prüfverfahren
Mit Wasser gefüllte und mit Deckeln versehene Tröge werden 48 Stunden lang der Einwirkung einer Wasser- und Lufttemperatur von 45 Grad C - 47 Grad C ausgesetzt.
3.2.2. Prüfanordnung
Die Tröge werden jeweils in der Anordnung 'aufgestellt' und 'eingehängt' geprüft.
Der aufgestellte Trog wird auf zwei Tragbalken mit einer Breite von je 45 mm gestellt, deren Abstand mittig 300 mm beträgt. Sind im Trogboden Mulden vorhanden, so darf der Abstand der Trogträger von dem angegebenen Maß geringfügig abweichen. Bei Trögen mit 90 l Fassungsvermögen werden die Längsseiten parallel, bei Trögen mit 40 l Fassungsvermögen senkrecht zu den Trogträgern angeordnet.
Der eingehängte Trog wird mit seinem Rand in einen Trograhmen aus 20 mm breiten Trägern so eingehängt, daß die Trogträger an der Trogwand anliegen (Innenabmessungen des Tragrahmens entsprechend b1 und l1 nach DIN 21576).
Mindestens an zwei Stellen muß die Temperatur außerhalb des Troges (Lufttemperatur) und mindestens an einer Stelle innerhalb des Troges (Wassertemperatur) festgestellt werden, wobei die Meßstellen für die Lufttemperatur in Höhe des Trogdeckels und des Trogbodens liegen.
Die während der Prüfung aus dem Trog fließende Wassermenge muß kontinuierlich erfaßt werden.
Bei der Prüfung des eingehängten Troges muß der Zeitpunkt ermittelt werden, an dem der Trog durch den Tragrahmen rutscht.
3.2.3. Durchführung der Prüfung
Die Tröge werden mit 45 Grad C - 47 Grad C warmem Wasser bis zum Trogrand gefüllt und gegebenenfalls mit ihren Deckeln verschlossen. Die Lufttemperatur wird innerhalb von 2 Stunden auf 45 Grad C - 47 Grad C erhöht.
Der Zeitpunkt, zu dem der eingehängte Trog durch den Tragrahmen rutscht, wird ermittelt.
Nach dem Versuch ist die im Trog verbliebene Wassermenge zu messen.
3.2.4. Beurteilung
Der aufgestellte Trog genügt den Anforderungen, wenn nach 48 Stunden bei einer Wasserund Lufttemperatur von 45 Grad C - 47 Grad C der Trog mit einem Fassungsvermögen von 90 l mindestens 80 Liter und der Trog mit einem Fassungsvermögen von 40 l mindestens 35 Liter Wasser enthält.
Der eingehängte Trog genügt den Anforderungen, wenn er während dieser Zeit nicht durch den Tragrahmen gerutscht oder undicht geworden ist.
3.3. Prüfung der explosionstechnischen Eigenschaften
3.3.1. Prüfung der Wasserverteilung
3.3.1.1. Prüfverfahren
Zur Bestimmung der Qualität der Löschmittelverteilung unter der Einwirkung des Winddrucks wird die Absorption von Infrarotlicht einer Prüfeinrichtung gemessen.
3.3.1.2. Prüfanordnung (siehe Anlage 2)
Die Prüfung erfolgt in einer übertägigen, einseitig geschlossenen Rohrstrecke von etwa 25 m Länge mit einem elliptischen Querschnitt von ca. 2 m2 , die Strecke ist 1,8 m hoch und 1,4 m breit. Am geschlossenen Rohrende werden 10 m3 homogenes CH4/Luft-Gemisch gezündet.
Der durch die Schlagwetterexplosion erzeugte Winddruck wird durch einen Kraftaufnehmer gemessen, der mit einer 10 cm2 großen Scheibe ausgestattet ist. Unter Winddruck wird der Druck verstanden, den ein Luftstrom auf eine freistehende, senkrecht zur Strömungsrichtung angeordnete Scheibe ausübt. Der Winddruckgeber ist in der Mitte des Streckenquerschnitts 2,7 m vor dem zu prüfenden Trog bzw. 3,2 m vor dem offenen Streckenende angebracht (vergleiche Abbildung).
Außerhalb der Strecke befinden sich gegenüber dem Streckenmundloch übereinander zwei Reihen von je sechs Jod-Quarzleuchten mit einer Leistung von 2 kW je Leuchte. Alle Leuchten sind so ausgerichtet, daß sie das Streckenmundloch anstrahlen. Am Streckenmundloch ist in Höhe der Streckenmitte an der äußeren Streckenwandung je ein Photowiderstand angeordnet, mit denen die Infrarotstrahlung der Jod-Quarzleuchten bzw. die Infrarot-Absorption gemessen wird. Nähere Angaben über die Abstände und die Anordnung der Leuchten sind aus der Abbildung in Anlage 2 zu entnehmen.
Im Mundloch der Rohrstrecke ist ein Tragrahmen aus Vierkantstahlrohr (40 x 40 x 2 mm) starr an der Streckenwandung befestigt. Der Rahmen besteht aus zwei Trägern rechtwinklig zur Streckenrichtung und aus zwei Verbindungsstegen rechtwinklig zu den Trägern.
3.3.1.3. Durchführung der Prüfung
Der Trog wird zur Prüfung in den Rahmen im Streckenmundloch so eingehängt, daß er allseitig mit voller Randbreite aufliegt und nicht verschoben werden kann. Die Tröge werden randvoll mit Wasser gefüllt und mit ihren Abdeckungen versehen. Tröge der Größe 2 nach DIN 21576 (ca. 90 l Wasserinhalt) werden in Queranbringung und Tröge der Größe 1 nach DIN 21576 (ca. 40 l Wasserinhalt) werden in Längsanbringung geprüft.
In der Explosionskammer wird ein Schlagwettergemisch erstellt und durch einen elektrischen Funken gezündet. Die Messung des Winddrucks und der Infrarot-Absorption erfolgt mit Hilfe der in der Prüfanordnung beschriebenen Meßgeräte.
3.3.1.4. Beurteilung der Wasserverteilung
Ein Trogmuster genügt den Anforderungen, wenn die aus 20 Versuchen ermittelte Infrarot-Absorption bei einem Winddruck von 50 mbar den Wert 70% erreicht.
Die Infrarot-Absorption (A), die vom Winddruck (p) abhängt, wird anhand einer Auswertekurve ermittelt. Der Auswertekurve ist folgende Funktion zugrunde zu legen:
A = A0 (1 - e-b(p-p0 )).
Die Parameter dieser Funktion sind:
A0 = 95% der mit der Meßanordnung maximal zu erreichenden Absorption
P0 = 20 mbar; bei diesem Winddruck setzt die Absorption ein
b = Exponential-Koeffizient der KurveDer Exponential-Koeffizient b wird mit Hilfe der kleinsten Fehlerquadrate mit den Methoden der Ausgleichsrechnung aus den Meßwerten ermittelt.
Grundlagen zur Berechnung der Auswertekurve siehe Anlage 3.
Eine zeichnerische Darstellung der Auswertekurve wird dem Bericht über die jeweilige Trogprüfung beigefügt.
3.3.2. Prüfung der Löschwirksamkeit
Kann auf Grund der Prüfung nach Abschnitt 3.3.1 nicht eindeutig entschieden werden, daß das geprüfte Trogmuster in Wassertrogsperren zugelassener Bauart eine ausreichende Löschwirksamkeit erreicht, so ist die Löschwirksamkeit durch untertägige Explosionsversuche auf der Versuchsgrube nachzuweisen.
Versuchsanordnung, -durchführung und -auswertung erfolgen jeweils auf Vorschlag der Prüfstelle mit Zustimmung des Landesoberbergamts.
3.4. Prüfung der brandtechnischen Eigenschaft
3.4.1. Prüfverfahren
Vier leere Tröge, gegebenenfalls mit Abdeckung, werden in einem etwa 25 m langen Brandstollen bei einer Wettergeschwindigkeit von 1,2 m/s einem Holzstoßbrand ausgesetzt. Ein Holzstoßbrand wirkt auf zwei Tröge ein; deshalb sind zur Untersuchung von vier Trögen zwei Prüfungen mit je einem Holzstoß notwendig.
3.4.2. Prüfanordnung (siehe Anlage 4)
In etwa 20 m Entfernung vom Eingang eines 25 m langen Brandstollens von 2,8 m Breite und 2,2 m Höhe ist ein Holzstoß aus 4 cm x 4 cm dicken lufttrockenen Nadelholzscheiten, die 30 cm und 60 cm lang sind, errichtet. Die Holzscheite sind auf einem eisernen Gestell, dessen tragender Rahmen 15 cm über der Oberfläche eines Teckels liegt, kreuzweise über eine Grundfläche von 30 cm x 60 cm so geschichtet, daß zwischen den einzelnen Holzscheiten 4 bis 5 cm breite Zwischenräume entstehen. Die Höhe des Holzstoßes beträgt etwa 50 cm. Der Holzstoß ist so anzuordnen, daß er mit seiner Längsseite gegen den Wetterstrom steht.
Unmittelbar vor dem Holzstoß ist 15 cm über der Oberfläche des Teckels eine flache Wanne von 25 cm x 35 cm Grundfläche mit 0,5 l Heizöl EL nach DIN 51603 der Gruppe A, Gefahrenklasse III, aufgestellt.
Die Tröge sind neben dem Holzstoß auf einer Ziegelsteinschicht so aufgestellt, daß ihre Grundflächen und die des Holzstoßes in derselben Höhe liegen. Ihre Schmalseiten stehen dabei rechtwinklig zur Wetterrichtung. Die vorderen Schmalseiten liegen mit der in Wetterrichtung gesehen hinteren Längsseite des Holzstoßes in einer vertikalen Ebene. Die seitlichen Abstände zwischen Holzstoß und Trögen betragen, in der halben Höhe der Tröge gemessen, 10 cm.
3.4.3. Durchführung der Prüfung
Bei einer Wettergeschwindigkeit von 1,2 m/s wird das Heizöl in der Wanne in Brand gesetzt.
3.4.3.1. Wenn die Tröge trotz der Einwirkung des Holzstoßbrandes nicht entflammen, bleibt der auf dem Teckel stehende Holzstoß in der im Abschnitt 3.4.2 beschriebenen Stellung.
3.4.3.2. Falls ein Trog oder beide Tröge entflammen, wird dann, wenn an wenigstens einem Trog die Flammen sich voll entwickelt haben, der Teckel mit dem Holzstoß in Richtung des Wetterstromes so weit weggefahren, daß seine Flammen nicht mehr auf die Tröge einwirken.
3.4.4. Beurteilung
Der Trog genügt den Anforderungen, wenn entweder
3.4.4.1. keiner der vier geprüften Tröge in Brand gerät oder
3.4.4.2. nach dem im Abschnitt 3.4.3.2 beschriebenen Wegfahren des Holzstoßes an keinem der vier Tröge die Flammen länger als 1 Minute weiterbrennen, obwohl noch brennbares Material vorhanden ist.
3.5. Prüfung der elektrischen Eigenschaften
3.5.1. Prüfverfahren
Die Prüfung der elektrischen Eigenschaften erfolgt nach DIN 53482 (Ausgabe Mai 1983) - Prüfung von Isolierstoffen - 'Bestimmung der elektrischen Widerstandswerte' - Nr. 8: Oberflächenwiderstand -.
3.5.2. Beurteilung
Das geprüfte Trogmaterial genügt den Anforderungen, wenn der Oberflächenwiderstand R0A (Isolationswiderstand zwischen den Schneiden) kleiner als 109 Ohm ist. (Meßspannung 100 V, Klima 23/50-2 DIN 50014).
3.6. Prüfung der hygienischen Eigenschaften
3.6.1. Vorproben
3.6.1.1. Beurteilung anhand der Rezeptur
Die erste Beurteilung der hygienischen Eigenschaften erfolgt anhand der Angaben über die Zusammensetzung.
3.6.1.2. Erhitzen in der Flamme eines Bunsenbrenners
Eine Probe des Trogmaterials wird in der Sparflamme eines Bunsenbrenners erhitzt. Der Geruch der Brandzersetzungsstoffe, Art und Farbe der Flamme und des Qualms beim Anzünden und Erhitzen und nach dem Ablöschen werden festgestellt.
3.6.1.3. Erhitzen im Glühröhrchen
Eine Probe des Trogmaterials wird im Glühröhrchen über einer Gasflamme verschwelt. Die Zersetzungsprodukte werden mit Indikatorpapier auf die Anwesenheit von Säuren oder Basen geprüft.
3.6.2. Weitere Prüfungen
Lassen die Ergebnisse der Vorproben und die Zusammensetzung des Trogmaterials hinsichtlich der hygienischen Eigenschaften eine abschließende Beurteilung nicht zu, so können weitere Prüfungen, z.B. im geschlossenen Raum (Abschnitt 3.6.2.1) durchgeführt werden.
3.6.2.1. Prüfung im geschlossenen Raum
3.6.2.1.1. Prüfverfahren
Eine 200 g schwere Probe des Kunststoffs wird in einem 40 m3 großen Raum der Einwirkung einer Bunsenbrennerflamme ausgesetzt, und die Reizwirkung der Brandzersetzungsstoffe auf Haut,
Schleimhäute und Atemorgane von Versuchstieren wird festgestellt.3.6.2.1.2. Beurteilung
Der Kunststoff genügt den Anforderungen, wenn bei Temperatursteigerung mit und ohne Brandeinwirkung keine giftigen, gesundheitsschädlichen, ätzenden oder belästigenden Zersetzungsstoffe in gefährdender Menge entstehen.
4. Anzahl der Prüfversuche
Ist das Ergebnis einer Prüfung nicht eindeutig, so hat die Prüfstelle die Anzahl der Prüfversuche zu bestimmen.
5. Prüfberichte
Über Art und Ergebnis der Prüfungen ist ein Prüfbericht zu erstatten. Die Prüfstelle hat alle Feststellungen und Beobachtungen anzugeben, die für die Beurteilung der sicherheitlich wichtigen Eigenschaften von Bedeutung sein können.
6. Verzicht auf Prüfungen und Vornahme weiterer Prüfungen
Das Landesoberbergamt kann auf Prüfungen verzichten oder weitere Prüfungen vornehmen lassen.
7. Teilnahme an Prüfungen
Dem Antragsteller ist die Teilnahme an den Prüfungen zu gestatten. (Bei untertägigen Explosionsversuchen ist nur die übertägige Anwesenheit möglich).
- Trog 1 A DIN 21576 und 1 B DIN 21576, (Fassungsvermögen 40 l):