Lassen Sie Staub nicht zum „Killer“ werden: Acht essentielle Maßnahmen zur Staubbekämpfung beim Tunnelbau
Untertage-Tunnel in Kohlebergwerken sind anfällig für Staub – eine unsichtbare Gefahr für die Gesundheit der Bergleute und die Sicherheit im Bergwerk. Langfristiges Einatmen kann zu irreversibler Pneumokoniose führen, und hohe Staubkonzentrationen können Kohlenstaubexplosionen mit katastrophalen Folgen auslösen. Daher hat die Einrichtung eines umfassenden, mehrstufigen Staubbekämpfungssystems, das alle Phasen des Tunnelbaus abdeckt, höchste Priorität. Im Folgenden werden acht Schlüsselmaßnahmen nach ihrer Rolle in der Staubbekämpfungskette geordnet.
Die effektivste Strategie ist die Bekämpfung von Staub direkt an der Quelle. Wenn Bohr- und Sprengarbeiten – die größten Staubquellen – zuerst angegangen werden, werden die nachfolgenden Arbeiten deutlich erleichtert.
Nassbohren: Die effektivste Methode zur Staubbekämpfung. Beim Tunnelbau entsteht beim Bohren der meiste Staub. Beim Nassbohren wird gleichzeitig gebohrt und Wasser injiziert: Ein Wasserkanal verläuft mittig im Bohrgestänge, sodass Hochdruckwasser direkt zum Bohrlochgrund geleitet wird. Das Wasser vermischt sich mit dem Bohrklein und verwandelt es in eine Schlammsuspension, wodurch verhindert wird, dass Staub aufgewirbelt wird. Mit dieser Methode lässt sich der Bohrstaub um über 80 % reduzieren und sie sollte Standardpraxis sein. Zwei Punkte sind dabei entscheidend: eine stabile Wasserversorgung mit einem Druck von mindestens 0,3 MPa sicherstellen und die Dichtungen des Bohrgestänges regelmäßig überprüfen, um Leckagen zu vermeiden, die sowohl die Staubbekämpfung als auch die Bohrlochqualität beeinträchtigen würden.
Wassersack-Spülung: Staubbindung und Kühlung beim Sprengen. Sprengungen verursachen einen plötzlichen Anstieg der Staubkonzentration. Herkömmliche Spülmittel allein reichen nicht aus, um den Staub zu stoppen. Bei der Wassersack-Spülung werden mit Wasser gefüllte Dünnschichtsäcke verwendet, deren Größe dem Bohrlochdurchmesser angepasst ist. Diese werden zusammen mit herkömmlichem Spülmaterial am Bohrlochgrund oder in der Mitte des Bohrlochs platziert. Bei der Detonation der Sprengladung platzt der Sack, und das Wasser zerstäubt sofort zu einem feinen Nebel. Dieser bindet 60–70 % des Staubs und sorgt für Kühlung, wodurch giftige Gase wie Kohlenmonoxid reduziert werden. Typischerweise werden ein bis zwei Wassersäcke pro Bohrloch verwendet. Um Leckagen vor der Sprengung zu vermeiden, sollten robuste Foliensäcke gewählt werden.
Selbst mit Quellcodeverwaltung wird etwas Staub entweichen. Die nächste Ebene konzentriert sich darauf, diesen Staub abzufangen und einzudämmen, damit er sich nicht weiter ausbreitet.
Sprenggesteuerte Sprüh-/Nebelanlage: Sofortige Staubbindung. Wassersacksysteme können nicht den gesamten Staub auffangen. Eine 10–15 m von der Ortsbrust entfernte, sprenggesteuerte Sprüh- oder Nebelanlage, die mit dem Sprengsignal verbunden ist, aktiviert sich automatisch bei der Detonation und erzeugt einen breiten Nebelvorhang, der den Staub bindet, bevor er sich ausbreiten kann. Die Sprühanlage sollte mindestens 15 Minuten laufen, damit sich die Partikel absetzen können, bevor die Arbeiten wieder aufgenommen werden. Einige Bergwerke setzen ein oder zwei zusätzliche Sprühbarrieren ein, um mehrere Abfanglinien für einen besseren Schutz zu bilden.
Reinigung von Tunnelwänden und -rippen: Vermeidung von erneuter Staubaufwirbelung. Nach Sprengungen haftet loser Staub an den Tunnelwänden und -rippen. Wird dieser Staub nicht entfernt, kann er bei nachfolgenden Arbeiten wie dem Verankern des Gesteins, dem Materialtransport oder der Luftzirkulation wieder aufgewirbelt werden. Vor dem Verankern oder anderen Folgearbeiten sollten die Wände und Rippen daher mit Hochdruckwasserpistolen von oben nach unten und von der Ortsbrust nach außen abgespült werden. Dadurch wird anhaftender Staub entfernt, die Gesteinsoberflächen bleiben feucht und die Entstehung von erneuter Staubaufwirbelung wird verhindert. Besonderes Augenmerk sollte auf Ecken und Spalten in der Nähe von Stützen gelegt werden, da sich dort Staub häufig ansammelt.
Befeuchtung beim Beladen: Staubbekämpfung an Übergabestellen. Das Be- und Entladen von Gestein oder Kohle – an der Lademaschine, den Förderbandübergabestellen und Materialhalden – erzeugt Staub durch Kollisionen und Abrieb, insbesondere bei trockenem Material. Kontinuierliche, gezielte Befeuchtung an diesen Übergabestellen hält das Material feucht und reduziert die Staubentwicklung. Arbeiter besprühen die Ladeschaufel, die Gesteins-/Kohlehalden und die Förderbandübergabestellen mit Schläuchen. Wichtig: Die Wassermenge muss ausgewogen sein. Zu viel Wasser führt zu Verklumpungen und Schlammbildung und kann zu Anlagenproblemen (z. B. Durchrutschen des Förderbandes) führen; zu wenig Wasser reicht nicht aus, um die Staubentwicklung zu kontrollieren.
Nach den primären und verfahrensbezogenen Maßnahmen können noch sehr feine, lungengängige Staubpartikel vorhanden sein. Die mittlere Schicht nutzt mechanische Systeme zur Reinigung des Luftstroms – wodurch die Grubenluft effektiv „gespült“ wird.
Luftstromreinigung: Sekundäre Luftreinigung im Tunnel. Die Luftstromreinigung bildet die mittlere Schutzebene. Typische Systeme umfassen: (a) Staubabsaugventilatoren, die kontaminierte Luft durch Filtersäcke oder Zyklonabscheider saugen und gereinigte Luft abgeben; und (b) Hochdruckwasservorhänge, die den durch den Vorhang strömenden Staub auffangen. Die Anlagen befinden sich üblicherweise 50–100 m von der Abbaufront entfernt und erfordern regelmäßige Wartung: Filtersäcke und -patronen reinigen oder austauschen, Ventilatoren warten und die Düsen des Wasservorhangs freihalten, um die Effizienz zu gewährleisten.
Wenn Nassreinigungsverfahren nicht durchführbar sind, dienen Trockenreinigung und persönliche Schutzausrüstung als notwendige Ausweichmöglichkeiten.
Trockene Staubabsaugung: Eine Alternative für wasserarme oder ungeeignete Abbauorte. An Abbauorten ohne Wasserversorgung oder wo Nassarbeiten unpraktisch sind (z. B. bei instabilem Untergrund), stellt die trockene Staubabsaugung eine wichtige Alternative dar. Installieren Sie abgedichtete Staubhauben an Bohr- oder Übergabepunkten und verbinden Sie diese über Unterdruckleitungen mit einem Trockenstaubabscheider mit Patronenfiltern. Das System muss gut abgedichtet sein, sodass die Haube dicht am Bohrloch oder Übergabepunkt anliegt, alle Leitungsverbindungen luftdicht sind und die Filter regelmäßig gereinigt oder ausgetauscht werden, um Verstopfungen zu vermeiden.
Persönliche Schutzausrüstung (PSA): Die letzte Verteidigungslinie. Quellenschutzmaßnahmen und technische Kontrollen können Staub nicht vollständig eliminieren; PSA schützt die einzelnen Bergleute als letzte Sicherheitsmaßnahme. Arbeiter müssen die vorgeschriebene Schutzausrüstung tragen, darunter:
Atemschutzgeräte: Verwenden Sie Atemschutzgeräte der Klasse KN100 (≥99,97 % Filtration für lungengängigen Staub); Filterelemente müssen unter normalen Bedingungen alle 8 Stunden und bei höheren Konzentrationen häufiger ausgetauscht werden.
Schutzbrille: Schützt die Augen vor Staub, um Bindehautentzündung und andere Augenverletzungen zu verhindern.
Staubkappen/-helme: reduzieren die Oberflächenkontamination und die sekundäre Staubübertragung.
Bergwerke müssen umfassende Schulungen anbieten, damit das Personal weiß, wie man die persönliche Schutzausrüstung richtig trägt und pflegt und deren Verwendung niemals vernachlässigt.
Integrierter Schutz in allen Phasen: Die Staubbekämpfung beim Tunnelbau erfordert koordinierte Maßnahmen auf vier Ebenen: Quellenunterdrückung, Prozessabfang, Reinigung während des Förderprozesses und Schutz am Endpunkt. Vom Nassbohren und der Wassersackabdichtung an der Quelle über sprengungsinduzierte Sprühvorgänge, Wandreinigung und Befeuchtung während des Beladens zur Begrenzung der Ausbreitung bis hin zur Luftreinigung zur Entfernung von Reststaub und schließlich persönlicher Schutzausrüstung als letzte Sicherheitsmaßnahme – dieser mehrstufige Ansatz bietet umfassenden Schutz.
Obwohl moderne intelligente Bergwerke zunehmend automatisierte Sprühsysteme, Echtzeit-Staubüberwachung und andere technologische Verbesserungen einsetzen, bleibt die konsequente Umsetzung dieser acht grundlegenden Maßnahmen die wichtigste Basis für den Schutz der Gesundheit der Bergleute und die Vermeidung staubbedingter Unfälle.
