Stand und Auswertung der Forschungsarbeiten über Temperatur- und Feuchtigkeitsgrenzen bei der bergmännischen Arbeit

78 Pages·1956·5.083 MB·German

by  Dipl.-Ing. S. Schirmanski (auth.)

FORSCH U NGSBE RICHTE
DES WIRTSCHAFTS- UND VERKEHRSMINISTERIUMS
NORDRH E I N -WESTFALEN
Herausgegeben von Staatssekretar Prof. Dr. h. c. Leo Brandt
Nr.253
Dipl.-Ing. S. Schirmanski
im Auftrage
des Vorsitzenden der Forschungsgemeinschaft IIGrubenklima und Kurzarbeit"
Berghauptmann Dr. Funder, Oberbergamt Bonn
Stand und Auswertung der Forschungsarbeiten
Gber Temperatur- und Feuchtigkeitsgrenzen
bei der bergmonnischen Arbeit
Als Manuskript gedruckt
SPRINGER FACHMEDIEN WIESBADEN GMBH
ISBN 978-3-663-04134-4 ISBN 978-3-663-05580-8 (eBook)
DOI 10.1007/978-3-663-05580-8
Forschungsberichte des Wirtschafts- und Verkehrsministeriums Nordrhein-Westfalen
G 1 i e d e run g
I. Gesetze und Verordnungen der Bergbehorde uber Begrenzung
der Arbeitszeit bei klimatisch ungunstigen Verhaltnissen S. 5
II. Physiologische und psychologische Grundlagen, auf denen
die Forderung nach einer Arbeitszeitbegrenzung bei kli
matisch ungunstigen Verhaltnissen beruht s. 7
III. Die jetzige Trockentemperaturgrenze von + 28 °c •. • S. 10
IV. Die Bedeutung von Klimasummenwerten und SummenwertmeBgeratenS. 11
V. Die verschiedenen Vorschlage zu einer physiologisch ge-
rechten Regelung der Arbeitszeit unter Klimabelastung S. 16
1 • Vorschlage, die auf einer meBtechnischen Erfassung
der physiologischen Belastung beruhen · · · · s. 17
a) Das Katathermometer · · · · · · · · · · · · · S. 17
b) Das Feuchtkugelgerat der Wetterwirtschaftsstelle
. . . .
Bochum · · · · · · · · · · · · · · · · S. 21
c) Die belgische Effektivtemperatur (teffB) · S. 22
2. Ein Versuch, vom subjektiven Empfinden des Menschen
her das Problem zu losen; die amerikanische Effektiv-
temperatur (teffA) · · · · · · • · · · · · · s. 24
VI. Kritische Betrachtung der vier Methoden · S. 30
1 • Zum NaBkatawert · · · · · · s. 54
2. Zur belgischen Effektivtemperatur · · · · · · · s. 56
.
3. Zur amerikanischen Effektivtemperatur · · · · s. 57
4. Zur Feuchtkugeltemperatur · · · · · · · s. 57
VII. Eigene Stellungnahme mit Vorschlagen fur eine Klimagrenze s. 59
.
· .
VIII. Zusammenfassung • • 62
• S.
. .
Anlageverzeichnis · . s. 64
· . . .
IX. Literaturverzeichnis 65
• S.
Sei te 3
Forschungsberichte des Wirtschafts- und Verkehrsministeriums Nordrhein-Westfalen
I. Gesetze und Verordnungen der Bergbehorde tiber Begrenzung
der Arbeitszeit bei klimatisch ungunstigen Verhaltnissen
Schon fruhzeitig hatte man erkannt, daB zur Erhaltung der Arbeitskraft
und der Gesundheit des Menschen bei klimatisch ungunstigen Verhaltnissen
die Festsetzung einer maximalen Arbeitszeit notwendig sei. Vor einer ge
setzlichen Regelung hatten verschiedene Oberbergamter dieser Erkenntnis
durch Verordnungen Rechnung getragen. So setzte das OBA Dortmund in einer
BPV vom 12.10.1887 im § 14 bei + 29 °c oder mehr eine maximale Schicht
zeit von 6 Stunden fest. Die gleichen Bestimmungen traf das OBA Halle in
einer BPV vom 7.3.1903 im § 146. Das OBA Breslau lagte in einer BPV vom
o
18.1.1900 die Temperaturgrenze bei + 30 C fest.
Eine gesetzliche Regelung fand in der Novelle zum Allgemeinen Berggesetz
fur den Preussischen Staat vom 14.7.1905 im § 93 c statt. Dort heiBt es:
"Fur Arbeiter, welche an Betriebspunkten, an denen die gewohnliche Tempe
°c
ratur mehr als + 28 betragt, nicht bloB vorubergehend beschaftigt wer
den, darf die Arbeitszeit 6 Stunden taglich nicht uberschreiten.
Als gewohnliche Temperatur gilt die Temperatur, welche der Betriebspunkt
bei regelmaBiger I3elegung und Bewetterung hat".
1m § 93 d wird weiter bestimmt: "Es darf nicht gestattet werden, an Be
triebspunkten, an denen die gewohnliche Temperatur mehr als + 28°C be
triigt, Uberstunden oder Nachtschichten zu verfahren".
Die Oberbergamter Bonn (BPV vom 1.3.1912 § 169) und Clausthal (BPV vom
7.4.1911 § 169) ubernahmen wortlich die Bestimmungen des Allgemeinen
Berggesetzes. Clausthal fugte in den Sondervorschriften fur Salzbergwer
ke im § 218 hinzu, daB dort bei 30 °c nicht mehr als 6 Stunden und bei
°c
35 nicht mehr als 4 Stunden gearbeitet werden durfe.
Andere deutsche Lander (Bayern, Oldenburg, Schaumburg-Lippe) schlossen
sich in Gesetzen dem Preussischen Gesetz wortlich an.
Eine gewisse einheitliche Regelung fur das gesamte Deutsche Reich erfolg
te durch das Gesetz uber die Arbeitszeit im deutschen Bergbau untertage
vom 17.7.1922, in dessen § 4 die + 28 °c - Grenze festgelegt wurde. Die
ses Gesetz wurde zwar durch den § 14 der Arbeitszeitordnung vom 21.12.
1923 auBer Kraft gesetzt, genannte Bestimmung wurde aber fast wortlich
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als § 8 Abs. 1 in die Arbeitszeitordnung ubernommen. Die neue Arbeits
zeitordnung vom 30.4.1938 traf diesbezuglich keine Anderungen.
Auch in die Tarifvertrage wurde die verkurzte Arbeitszeit bei klimatisch
unglinstigen Verhaltnissen aufgenommen. In diesen Tarifvertragen (25.10.
1919, 2.2.1920, 21.5.1920, 1.8.1922, 1.6.1924, 1.4.1927, 1.7.1929,
1.6.1931) heiBt es, daB an Arbeitspunkten mit Temperaturen von mehr als
28 °c die Arbeitszeit vor Ort 5 Stunden und die Schichtzeit 6 Stunden be
%
tragen soll. Arbeiten 50 oder mehr der unterirdischen Belegschaft an
Betriebspunkten mit Temperaturen uber 28°C, so soll die Schichtzeit 6,5
Stunden und die Arbeitszeit vor Ort 5,5 Stunden betragen.
1m Tarifvertrag vom 1.6.1932 wurde die Schichtzeit bei 28°C auf 6 Stun
den + 1 Stunde Mehrarbeit, die Arbeitszeit vor Ort auf 5 Stunden + 1 Stun
de Mehrarbeit festgesetzt.
In der Tarifordnung vom 1.4.1939 zur Durchfuhrung der Verordnung uber die
Erhohung der Forderleistung und des Leistungslohns im Bergbau wurden eine
Schichtzeit von 6,75 Stunden und eine Arbeitszeit vor Ort von 5,75 Stun
den festgelegt.
Durch den TariferlaB auf Anordnung der Militarregierung wurden bei 28°C
7 Stunden Schichtzeit und 6 Stunden Arbeitszeit vor Ort vorgeschrieben.
Diese Bestimmungen wurden in den Tarifvertrag vom 1.6.1946 ubernommen.
1m heute gultigen Manteltarif fur die Arbeiter des rhein.-westf. Stein
kohlenbergbaus heiBt es im § 4 Abs. 1: "An Arbeitspunkten untertage mit
einer Temperatur von mehr als 28°C betragt die tagliche Arbeitszeit vor
Ort hochstens 6 Stunden, die tagliche Schichtzeit grundsatzlich 7 Stun
%
den". Abs. 2: "Auf Zechen, in denen bis zu 50 der Untertagearbeiter in
Temperaturen uber 28°C arbeiten, sind den an diesen Punkten beschaftigten
Arbeitern Freizeitschichten gemaB Ziffer 1 der anliegenden "Richtlinien
fur die Schichtzeitverkurzung in besonders gelagerten Fallen", die einen
Bestandteil dieses Manteltarifvertrages bilden, zu gewahrleisten".
In den Richtlinien heiBt es: "An Stelle einer Schichtzeitverkurzung wer
den Freizeitschichten gewahrt. Der Anspruch auf eine Freizeitschicht wird
durch das tatsachliche Verfahren von 15 vollen Schichten erworben".
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II. Physiologische und psychologische Grundlagen, auf denen die
Forderung nach einer Arbeitszeitbegrenzung bei klimatisch
ungtinstigen Verhaltnissen beruht
Da es sich bei der vorliegenden Arbeit urn die Frage handelt, wie kerper
liche Uberbelastungen bei Arbeiten unter klimatisch ungtinstigen Bedin
gungen durch Arbeitszeitbegrenzungen vermieden werden kennen, scheint es
zweckmaBig, zunachst die physiologischen Vorgange beim Menschen bei der
Arbeit kurz herauszustellen.
Von einem Arbeiter wird mechanische Leistung verlangt. Urn diese Leistung
tiber die Muskelkraft hergeben zu kennen, formt der Kerper chemische Ener
gie (Nahrung) in Energie der Bewegung und Warmeenergie urn. Die gebildete
Warme ist Abfallwarme und keine energetische Zwischenform wie in der War
mekraftmaschine. Der Anteil der Warmeenergie betragt etwa 2/3, bei unge
tibten Arbeitern oft sogar bis 4/5 des Gesamturnsatzes. Weitere Warmequel
len sind Strahlung von auBen und warme Speisen. Dieses unerwtinschte "Ne
benprodukt" Warme muB vom Kerper abgeftihrt werden. Je intensiver ein
Mensch arbeitet, desto greBer ist sein WarmetiberschuB. Geistige Arbeit
bewirkt nur eine unwesentliche Steigerung der Verbrennungswarme. DaB sich
aber bei Gehirntatigkeit chemische Prozesse abspielen, beweist eine Zu
nahme des Phosphorsauregehalts des Blutes.
Ein Kerper kann seine normale Arbeitsleistung nur dann erreichen, wenn
die Kerpertemperatur etwa zwischen 36,4 und 37,4 °c bleibt. Kerpertempe
raturmessungen werden meist unter der Achsel oder im Rektal vorgenommen.
Die gefundenen Werte stimmen nicht tiberein, da die Rektaltemperatur durch
schnittlich 0,6 °c heher ist als die unter der Achsel.
Zur Konstanthaltung der Kerpertemperatur bei schwerer Arbeit verbleiben
dem menschlichen Organismus zwei Wege.
1. Einschrankung der zur Entwicklung der hohen Warme ftihrenden biochemi
schen Umsetzungsvorgange durch Verminderung der Leistung. Diese Leistungs
einschrankung wird yom Kerper unwillktirlich vorgenommen.
2. Warmeabgabe an die Umgebung:
a) durch Waremestrahlung (Abhangigkeit von der Temperatur der urngebenden
Flachen (StoB, Hangendes, Liegendes). Sie ist bis 33 °c positiv, von
33 - 35 °c indifferenz, tiber 35 °c negativ),
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b) dureh konvektive Warmeubertragung an die umgebende Luft (sie ist ab
hangig von der Temperatur und der B~wegung der Luft),
c) dureh Wasserverdunstung liber Haut, Lunge und Atmungswege (abhangig
yom Sattigungsdefizit der Luft),
d) dureh Atmungswarme und sonstige warme Korperausseheidungen (Harn, Kot,
Speiehel).
Eine geringe Warmespeieherung im Korper ist solange moglieh, bis die Seha
lentemperatur des Korpers die Hohe der Kerntemperatur erreieht hat.
Naeh dem Warmegleiehgewiehtssatz muB die Summe aus Warmebildung des Kor
pers plus Warmezufuhr von auBen gleieh sein der Summe aus Warmeabgabe
und innerlieh verbrauehter Warme, wodureh die Korpertemperatur konstant
bleibt.
Die Aufteilung der Abgabe des Warmelibersehusses, der sieh naeh LEHMANN
(51) bei Bergleuten liber die gesamte Sehiehtzeit gemessen an einem normal
warmen Betriebspunkt auf etwa 250 keal/h belauft (ohne den Grundumsatz
von etwa 70 keal/h, ist aus Abbildung 1 zu ersehen.
Die Hauptwarmeabgabe erfolgt liber die Haut, deren Warmeleitzahl 8 • 10-4
eal/em see betragt. Der Korperkern entwarmt sieh dureh Warmeleitung naeh
auBen. Ferner wird zur Entwarmung des Korpers der Haut (Korperschale)
dureh den Blutkreislauf die erzeugte Warme aus dem Korperkern zugeflihrt.
Eine Regulierung erfolgt dureh Anderung des Blutzuflusses, bedingt dureh
Erweiterung oder Verengung der BlutgefaBe der Haut (vasomotorische Ner
yen). Bei einer erforderliehen Erhohung der Gesehwindigkeit des Blutkreis
laufs (bei sehr starker Warmeentwieklung) wird dieser Tatsaehe dureh ei
ne automatisehe Hydramie (Verwasserung) des Blutes yom Korper Rechnung
getragen.
Bei zu groBer Entwarmung arbeitet die Haut dureh Kontraktion dem Blutzu
fluB entgegen (Gansehaut). Genligt aueh dies nieht, beginnt der Korper un
willklirlieh zu arbeiten; er zittert. Dureh die Zittertatigkeit steigt die
%
normale Erwarmung urn 50 - 100 (88).
Strahlung, Leitung und Konvektion bilden den Hauptteil der Warmeabgabe,
solange ein Temperaturgefalle von der Haut zur Luft hin besteht. Wird
dieses Gefalle gleieh Null oder verlauft es in umgekehrter Riehtung, so
fallen diese beiden Faktoren aus; die gesamte Warmeabfuhr muB dann durch
Wasserverdunstung erfolgen, der Korper sehwitzt. Sehwitzen bedeutet eine
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I
kcal/hr-___W _a·_r_m_ _eb_ _i_ l_d_u_n~g~ ______________- -
200
-400
___________________________ _
-500~
18 20 24 28 32 36
- Temperatur °c
A b b i 1 dun g
Warmegleichgewicht bei der Arbeit
Verlagerung der Wasserabgabe von den Nieren auf die Haut. Nach Untersu
chungen von HUNT kann ein gesunder Korper leicht 0,5 kg Wasser je Stunde
absondern. Da zur Verdunstung von einem kg Wasser etwa 590 kcal notwendig
sind, muB in heiBen Gruben etwa 3 kg Wasser je Schicht abgesondert werden.
Es wurden schon Mengen von 5 - 6 kg je Schicht gemesen. Eine tiberschlagi
ge Berechnung des Warmegleichgewichts ergibt folgendes Bild:
WarmetiberschuB = 6 h • 250 kcal/h = 1500 kcal.
Warmeabgabe = 3 kg SchweiB/Schicht • 590 kcal/kg SchweiB = 1770 kcal.
Dies stimmt auch gut mit der tiblichen Fltissigkeitsaufnahme der Arbeiter
an heiBen Betriebspunkten von etwa 2,5 - 3 1 je Schicht tiberein.
Psychologische Beobachtungen von BRUNER haben ergeben, daB an heiBen Be
triebspunkten gewisse psychologische Veranderungen eintraten (Reizbarkeit,
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Unrast). Ferner ging das Vermogen verloren, die eigene korperliche Bela
stung sowie gegebene Gefahrdungen durch auBere Umstande zu erkennen oder
sich andernden Situationen schnell anzupassen. Dieser Zustand ist dem
Betreffenden nicht bewuBt oder hinderlich, verbessert sogar die Arbeits
leistung; es wird "gewiihlt" , d.h. uber das dem Korper ertragliche MaB
des KrafteverschleiBes gearbeitet. In einem heiBen Streb ist also die
Grenze des psychologisch Zumutbaren oft eher erreicht als die des physi
ologisch Zumutbaren. Als Definition des psychologisch und physiologisch
Zumutbaren gibt BRUNER an (2): "Physiologisch zumutbar ist ein Anspruch
an den Organismus, den dieser mit normalen Regulationen des Stoffwechsels
und des Kreislaufs bewaltigen kann, auch noch bei vorubergehender korper
licher Uberbelastung, die zum Einsatz von Notfallsfunktionen fuhrt, wenn
die Erholungszeit bleibt, ein etwa eingegangenes Defizit aufzuholen".
"Psychologisch zumutbar ist ein Anspruch an den Organismus solange, als
durch ihn uber das MaB der normalen psychischen Belastung hinaus keine
Fehlleistung und psychischen Storungen auftreten und solange nach vor
ubergehender Uberbelastung und ausreichender Erholungszeit keine psychi
schen Veranderungen bleiben".
III. Die jetzige Trockentemperaturgrenze von + 28 °c
Als man 1905 gesetzlich die Trockentemperaturgrenze von + 28 °c fur eine
maximale Schichtzeit von 6 Stunden festlegte, war man sich schon damals
daruber klar, daB diese Regelung nicht genau der korperlichen Belastung
entsprach, denn in der Begrundung zu der Verfugung heiBt es: da
If •••••
es keinem Zweifel unterliegen konne, wenn es auch statistisch nicht nach
weisbar sei, daB die Korperkrafte eines Bergmanns in heiBen Gruben in ei
ner Luft mit hohem Feuchtigkeitsgehalt sich bei der gleichen Arbeitszeit
schneller abnutzen als in kuhlen Gruben, und daB die Arbeiter infolge
dessen auch den Gefahren der Erkrankung und vielleicht auch der Gefahr
zu verunglucken leichter ausgesetzt sind". Weitere Begrundungen zu der
festgesetzten TemperaturgroBe werden micht gegeben.
Man erwahnte also schon den EinfluB der Luftfeuchtigkeit, hatte aber
noch keine Mittel, Temperatur und Feuchtigkeit in einer GroBe zusammen
zufassen. In einer gewissen Weise war die Luftfeuchtigkeit auch in der
+ 28 °c - Grenze berucksichtigt,da FLUGGE, auf dessen Arbeiten hin die
se Grenztemperatur festgesetzt wurde, von der Annahme ausging, daB in
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heiBen Gruben die rel. Luftfeuchtigkeit sehr hoch und in geringen Grenzen
an allen Orten gleich sein mlisse. Diese Annahme hat sich spater als
falsch herausgestellt.
Wie die spateren Erkenntnisse bewiesen, war die + 28 °c - Grenze unter
der Voraussetzung hoher rel. Feuchte und geringer Wettergeschwindigkeit
recht gut getroffen. Die gesetzliche Regelung wurde sofort nach Erschei
nen angegriffen, aber der Widerstand war doch nicht sehr groB, da damals
nur wenige Gruben existierten, die davon betroffen wurden.
IV. Die Bedeutung von Klimasummenwerten und
SurnmenwertmeBgeraten
Wie die Begrlindung zur Gesetzesnovelle zeigt, hatte man erkannt, daB ne
ben der Trockentemperatur auch die Feuchtigkeit der Luft eine Rolle spielt.
Heute weiB man, daB die menschliche Leistung von einer Vielzahl von Fak
toren abhangig ist, die man in einem Klimasummenwert zusammenfassen kann.
Man spricht in diesem Zusammenhang statt von menschlicher Leistung besser
von Warmegleichgewicht, da nur bei einem ungestorten, mit normalen phy
siologischen Mitteln hergestellten Warmegleichgewicht volle Leistungsfa
higkeit erwartet werden kann.
Die Grundlage zur Bildung eines Klimasummenwertes ist zunachst eine genaue
Kenntnis aller Faktoren, die das Klima untertage beeinflussen. Als zweiter
Schritt muB die Moglichkeit geschaffen werden, die Einzelfaktoren geson
dert zu messen, urn aus der Erkenntnis des groBenmaBigen Eingehens der Ein
zelfaktoren in den Surnmenwert ein Gerat zu schaffen, das in einer Anzeige
groBe aIle Werte physiologisch richtig zusammenfaBt. PFLEIDERER und BUTT
NER haben diese Aufgabe eines SummenwertmeBgerates definiert: "Aufgabe ei
nes SummenwertmeBgerates ist nicht die Nachahmung irgendeiner Funktion des
Korpers oder die Einhaltung irgendeines postulierten AbklihlungsmaBes, son
dern die Schaffung eines SummenmaBes, das die einzelnen Klimaelemente rich
tig miBt und damit moglichst enge Beziehungen zu auBeren physiologischen
GroBen herstellt".
Welche Werte muB nun ein wirklichkeitsnahes SurnmenwertmeBgerat erfassen?
Es sind zunachst sieben auBere, das Klima bildende Faktoren:
1. Temperatur der Wetter
2. Feuchtigkeitsgehalt der Wetter
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