Die Übertreibsicherung ist eine spezielle Sicherheitseinrichtung von Schachtförderanlagen, die dazu dient, das Fördermittel abzubremsen, damit das Fördermittel beim Übertreiben möglichst vor den Seilscheiben zum Stehen kommt. Die abbremsende Wirkung darf jedoch erst außerhalb der Endstellung des Fördermittels und nach dem Endschalter einsetzen. Übertreibsicherungen müssen in regelmäßigen Abständen durch fachkundiges und dafür verantwortliches Personal überprüft werden. Bei Teufkübelanlagen die auch für die Seilfahrt zugelassen sind und bei denen das Fördermittel mit einer Fahrgeschwindigkeiten von maximal einem Meter pro Sekunde bewegt wird kann, wenn eine gleichwertige Sicherheit durch andere Maßnahmen erreicht wird, auf eine Übertreibsicherung verzichtet werden.
Grundlagen und Geschichtliches
Im Laufe des 19. Jahrhunderts wurden auf den immer tieferen Schächte verstärkt Dampffördermaschinen installiert. Durch diese Maschinen konnte die Fördergeschwindigkeit der Fördergefäße, bedingt durch die Leistungssteigerung der Fördermaschinen, erheblich gesteigert werden. Dadurch konnte zwar die Effektivität der Schachtförderung gesteigert werden, jedoch waren die Fördermaschinisten zum Teil mit den schnellen Umsteuervorgängen, die sie an der Fördermaschine mittels Steuerhebeln vornehmen mussten, überfordert. Hinzu kam auch das die technischen Einrichtungen an den Fördermaschinen an ihren physikalischen Grenzen waren. Dadurch vergrößerte sich die Gefahr, dass der Förderkorb übertrieb. Zur Unterstützung der Fördermaschinisten wurden zunächst Fahrtregler an den Fördermaschinen installiert, die den Fördermaschinisten mittels akustischem Signal auf Fehler aufmerksam machen sollten. Gegen Ende des 19. Jahrhunderts kam es, durch Übertreiben, vermehrt zu kleineren Unfällen bei der Seilfahrt. Allein im Königreich Sachsen wurden zwischen 1884 und 1891 bis zu 20 Unfälle durch Übertreiben (Antreiben an die Seilscheiben) in den amtlichen Belegen vermerkt. Im Jahr 1898 verunglückten 17 Bergleute auf der Zeche General Blumenthal tödlich, weil der Förderkorb bis unter die Seilscheiben hochgezogen wurde. Aus diesem Grund genehmigte der Minister für Handel und Gewerbe die Bildung einer Kommission, bestehend aus Vertretern der Privatindustrie und der Bergbehörde. Zweck dieser Kommission war die Untersuchung der bestehenden Sicherheitseinrichtungen der Schachtförderanlagen.
Einfluss des Seilträgers In einem gewissen Umfang hat auch der jeweils verwendete Seilträger einen regulierende Einfluss auf das Übertreiben des Fördergutträgers. Bei Treibscheibenfördermaschinen besteht durch das Unterseil eine gegenseitige Abhängigkeit der beiden Förderkörbe zueinander, die sich auch auf das Übertreiben auswirkt. Sobald der untere Fördergutträger im Schachtsumpf aufsetzt, kommt das Förderseil in der Treibscheibennut zum Rutschen. Dadurch kann der obere Fördergutträger von der Fördermaschine nicht weiter angehoben werden. Nachteilig bei Treibscheiben ist jedoch, dass die Bremskräfte, die ein Aufsetzen des Förderkorbes verhindern sollen, nicht voll ausgenutzt werden können, da es bereits bei verstärkten Bremsmanövern zum Seilrutsch kommt.
Notwendigkeit der Übertreibsicherung Bei Schachtförderanlagen ist es möglich, dass sich bei einem Defekt in der Steuerung das Fördermittel über den obersten Anschlag hinweg bewegt. In diesem Fall sorgt dann eine Sicherheitseinrichtung, die direkt auf die Steuerung der Maschine einwirkt, dass die Maschine angehalten wird. Die Fördermaschine wird dann durch den Endschalter abgeschaltet und über die Sicherheitsbremse abgebremst. Für den Fall, dass der Endschalter nicht einwandfrei arbeitet oder sogar total ausfällt, muss aus sicherheitstechnischen Gründen eine mechanische Vorrichtung die Geschwindigkeit des Fördermittels stark reduzieren. Fährt das Fördermittel ungebremst bis unter den Prellträger, kann dies schwerwiegende Folgen bis hin zum Seilbruch haben. In diesem Fall muss der Förderkorb durch die Fangstützen vor dem Absturz gesichert werden. Selbst bei geringer Geschwindigkeit eines Förderkorbes kann es für die auf ihm Fahrenden mit schweren Folgen verbunden sein, wenn der Korb ungebremst unter den Prellträger fährt. Personen die sich auf dem Tragboden des Fördermittels befinden würden tödliche Verletzungen erleiden. Durch die Übertreibsicherung werden die Folgen des Übertreibens gemindert. Die maximale Verzögerung des Fördermittels soll aus Sicherheitsgründen den Wert von 9,81 m/s² nicht überschreiten. Damit die Übertreibsicherungen auch wirksam werden können muss eine ausreichend dimensionierte „freie Höhe“ bis zum Prellträger vorhanden sein. Diese freie Höhe kann das Fördermittel dann noch zurücklegen, ehe es an den Prellträger anstößt. Durch eine ausreichend dimensionierte freie Höhe erhöht sich die Sicherheit für den Fall des Übertreibens, da eine Erhöhung der freie Höhe zwangsläufig auch eine Verlängerung des zur Verfügung stehenden Bremsweges bedeutet.
Arten von Übertreibsicherungen Um das Übertreiben des Fördermittels zu beenden, gibt es verschiedene Möglichkeiten. So wurde früher bei danpfgetriebenen Fördermaschinen, durch entsprechende Sicherheitsapparate in die Steuerung der Fördermaschine eingegriffen. Des Weiteren gibt es die Möglichkeit, durch mechanische, auf das Fördermittel wirkende Konstruktionen einzuwirken, um dieses dann stark abzubremsen. Bei dieser Form der Übertreibsicherung wird die kinetische Energie des Fördermittels in andere Energieformen umgewandelt und dadurch das Fördermittel abgebremst. Mechanische Übertreibsicherungen haben den Vorteil, dass sie ohne elektrische oder hydraulische Energie oder Signale funktionieren.
Sicherheitsapparate Die ersten auf die Fördermaschine wirkenden Sicherheitsapparate wurden bereits gegen Ende des 19. Jahrhunderts auf einigen Bergwerken installiert. Seit dem Jahr 1910 wurden Sicherheitsapparate, die das Anfahren in falscher Richtung und das Übertreiben verhinderten, an den mit Dampfmaschine ausgerüsteten Fördermaschinen installiert. Die jeweiligen Sicherheitsapparate arbeiten alle nach einem ähnlichen Prinzip. Im Schacht werden hierfür Steuerglieder eingebaut, die vom Fördergutträger verstellt werden. Diese sogenannten Knaggen sind von ihrem Aufbau ähnlich wie die Fangstützen und werden unterhalb der Fangstützen, nur auf einer Seite des Fördertrums eingebaut. Über Seilzüge sind diese Knaggen mit einem Hebelmechanismus verbunden, der auf einen Sicherheitsapparat wirkt. Dadurch wird dann die Bremse aktiviert, was zum Abbremsen des Fördermittels führt. Durch Seilrutsch wird die Wirksamkeit des Sicherheitsreglers negativ beeinflusst, was diesen zu einem verspäteten Eingriff des Reglers führt. Modernere Sicherheitsapparate lösen bereits beim Überschreiten der Höchstgeschwindigkeit und beim zu schnellen Einfahren in den oberen Anschlag, die Bremse aus.
Mechanische Übertreibsicherung Bei dieser Form der Übertreibsicherung werden energieabsorbende Bauelemente in den Förderweg integriert, sodass im Falle eines Übertreibens des Fördermittels, die kinetische Energie des Fördermittels sicher absorbiert wird. Diese Übertreibsicherung besteht aus dem Endabschnitt der Schachtführung und einer Einrichtung zum Abbremsen an der Schachtführung, die das Verzögern des Fördermittels bewirkt. In der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts wurden für das Verzögern der Fördergefäße speziell geformte Bremsschuhe verwendet. Bei den älteren Schachtförderanlagen mit Spurlattenführung werden verdickte oder gegeneinander geneigte Spurlatten verwendet. Die verbreiterten oder zusammengezogenen Spurlatten müssen immer aus Holz erstellt werden. Geeignete Holzarten sind hierbei Jarrahholz, Pitchpine oder seltener Bongossiholz. Die kinetische Energie des Fördermittels wird im Fehlerfall in den Holzspurlatten in Reibungswärme und in Zerspanungsarbeit umgewandelt. Dabei kommt es zu einer mechanischen Verformung der Übertreibsicherung durch das Fördermittel und das Fördermittel wird innerhalb weniger Meter verzögert. Das hat zur Folge, dass das Fördermittel stark abgebremst auf den Prellträger auftrifft. Die Spurlatten und angrenzende Einbauten werden dabei zerstört. Bei Anlagen mit Schienenführung können die Einrichtungen zum Abbremsen auch aus Stahl bestehen. In modernen Schachtförderanlagen werden oftmals auch Übertreibsichungen, in denen die kinetische Energie des Fördermittel mithilfe von Energieabsorbtionsvorrichtungen aus Stahl abgebaut wird, verwendet. Diese modernen Übertreibsicherungen gelten in heutigen Schachtförderanlagen als Stand der Technik. Durch diese Übertreibsicherungen wird ein Übertreiben, selbst bei voller Fördergeschwindigkeit, zerstörungsfrei beherrscht. Bei Schachtförderanlagen mit einer Fördergeschwindigkeit bis zu einem Meter pro Sekunde können auch elastische Puffereinrichtungen mit einem Pufferweg von mindestens 200 Millimetern als Einrichtung zum Abbremsen verwendet werden.
Spurlattenverdickung Die Spurlattenverdickung wird so ausgeführt, dass oberhalb und unterhalb der äußersten Betriebsstellung der Fördermittel die Spurlatten verbreitert werden. Diese Verbreiterung wird symmetrisch auf jeder Seite der Spurlatten durchgeführt. Bei Schachtförderanlagen mit einer Fördergeschwindigkeit von mehr als 4 muss die Verbreiterung mit einer Steigung von 1:100 ausgeführt werden, bei Anlagen mit einer geringeren Geschwindigkeit reicht eine Steigung von 1:40. Die maximale Stärke der Verdickung beträgt pro Seite fünfzig Millimeter, dadurch wird eine maximale Verdickung von 100 Millimetern erreicht. Die Verbreiterung darf sich maximal über eine Länge von fünf Metern erstrecken. Erzeugt wird die Verdickung entweder durch das Zuschneiden der Spurlatten oder das Auseinanderspreizen von zwei Spurlattenhälften mittels eingeschlagener Keile. Die Keile werden von hinten in die Spurlatten eingeschlagen, da von vorne eingeschlagene Keile leicht abgestreift werden könnten. Die Verbreiterung darf nicht durch Aufnageln, Anschrauben oder Aufkleben von Keilen erzeugt werden. Wird ein Förderkorb bis in die Spurlattenverdickung gefahren, wird diese hierbei durch die Führungsschuhe des Korbes beschädigt.
Zusammengezogene Spurlattenstränge Bei dieser Form der Einrichtung zum Abbremsen werden die Abstände der Spurlattenstränge unterhalb des Füllortes in ihrem lichten Zwischenraum verringert. Hierbei wird jeder Spurlatte eine Neigung gegen die Senkrechte gegeben. Bei Anlagen mit einer Fahrgeschwindigkeit von mehr als 4 beträgt die Steigung 1:50, bei Anlagen mit geringeren Fahrgeschwindigkeiten 1:20. Die Steigung darf sich maximal über eine Länge von fünf Metern erstrecken. Die maximale Verringerung des Abstandes beträgt dabei 200 Millimeter. Die Spurlatten müssen in diesem Bereich besonders stark gegen die Schachtwand versteift werden. Nach der Verringerung der Spurlattenweite müssen die Führungsflächen der Spurlatten wieder parallel zueinander verlaufen. Da auf die Spurlatten ein starker Druck wirkt, können zusammengezogene Spurlatten nicht oberhalb der Hängebank im Fördergerüst eingebaut werden. Der nach auswärts gerichtete Druck würde das Fördergerüst verbiegen. Bei seitlich geführten Fördermitteln kann konstruktionsbedingt das Zusammenziehen der Spurlatten auch im Schachtsumpf nicht angewendet werden, da hier die an den Mitteleinstrichen befestigten Spurlatten nicht genügend abgestützt werden können. Nachteilig ist bei zusammengezogenen Spurlatten auch die negative Auswirkung auf das Fördermittel, da dieses beim Einfahren in den verengten Bereich verformt wird.
Energieabsorbtionsvorrichtungen aus Stahl