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Das bergmännische Geleucht im Ruhrgebiet

Die Entwicklung der Grubenlampe - Eine kurze Zusammenfassung

Die Entwicklung und Geschichte des Grubengeleuchts fußt auf der Notwendigkeit das Grubengebäude und speziell den Arbeitsplatz des Bergmannes geeignet zu beleuchten. Als erste nachweisbare Beleuchtungsmittel wurden im Ruhrgebiet Talgkerzen und offene Rüböllampen genutzt. Der umgehende frühe Bergbau war wegen des noch seltenen Vorkommens von Schlagwettergasen in den zutage tretenden Flözen - wegen der geringen Teufe und der fehlenden Mergeldecke waren diese bereits über ein lange Zeit ausgegast - allerdings noch nicht auf eine geschlossene Sicherheitslampe angewiesen und diese dienten somit ausschließlich der Beleuchtung. Bei den dennoch gelegentlich auftretenden Ansammlungen von Grubengas welche nicht durch die Wetterführung abgeführt wurden, behalf man sich daher mit dem Einsatz von Wettermühlen oder eines kontrollierten Abbrennens. Bei einem dauerhaften Ausströmen von Gasen (Bläser) wurde eine sogenannte "ewigen Lampe" eingesetzt, welche das Gas dauerhaft abbrannte. Im Jahre 1826 ließ sich der Engländer William Wood eine zeitgesteuerte "Abbrandvorrichtung" patentieren, welche mithilfe eines Uhrwerks die Schlagwetter zu einem bestimmten Zeitpunkt (nach Schichtende) entzünden sollte.

Grubenlampe

Allgemeines

Der Einsatz eines Bergmannes als "Büßer" ist im Gegensatz zum englischen Bergbau im Ruhrgebiet bisher allerdings nicht deutlich dargelegt. Es kann aber davon ausgegangen werden, daß eine ähnliche Verfahrensweise wie in England ausgeübt wurde. Dort wurde der "Fireman" in einen dicken Umhang gehüllt - dem Aussehen nach einem mittelalterlichen Büßergewand ähnelt; daher wohl auch der Name - und dieser wurde reichlich mit Wasser getränkt. So gewappnet brannte der sogenannte "Penitant" dann - unter Zuhilfenahme einer an einer Stange befestigten offenen Flamme - flach auf der Sohle (dem Boden) kauernd die angesammelten Gase ab. War die Strecke aber nicht mit brennender Flamme begehbar, so wurde ein Stempel mit angebrachter Rundöse in vollkommener Dunkelheit eingebracht. Durch die Öse wurde ein dünnes Seil gezogen und eine offene Flamme aus dem sicheren Bereich in das Schlagwetter gezogen um dieses zu entzünden. Das diese Lösungen höchst gefährlich waren und wegen der unbekannten Konzentration an Methan oft auch Schlagwetter und Grubenbrände im gesamten Grubengebäude auslöste und somit den Büßer oft tötete oder aber zumindest schwer verletzte, braucht hier nicht weiter erläutert zu werden. Aus diesem Grund wurde das "Abbrennen" nur außerhalb der eigentlichen Schichtzeiten - es befanden sich keine Bergleute in der Grube - durchgeführt. Das hierzu verurteilte Verbrecher herangezogen wurden, enspricht wohl eher einer Mär und kann fast zur Gänze ausgeschlossen werden. Es ist eher davon auszugehen, daß dieser Dienst wohl freiwillig ausgeübt wurde, da zu dieser vertrauensvollen Tätigkeit ein verläßlicher und erfahrener Bergmann (bei sicherlich entsprechender Vergütung) herangezogen werden mußte, welcher mit den Gefahren und dem Auftreten der schlagenden Wetter vertraut war.

Steel mill
Spedding's Steel mill


Die 1733 von Carlisle Spedding erfundene Steel mill (Spedding mill oder steel & flint mill) konnte sich auf deutschen Gruben nicht durchsetzen. Diese "Funkenmühle o.a. Feuerrad" erzeugte durch das Anlegen eines Feuersteines an eine gekerbte rotierende Stahlscheibe einen Funkenschwarm, welcher als Lichtquelle diente. Die Temperatur der so erzeugten Funken lag zumeist unter der Zündtemperatur der Schlagwettergase. Einen vollständigen Schutz bot diese allerdings nicht. Ihre Hauptnachteile waren die geringe Leuchtkraft, der Personalbedarf (ein Jugendlicher musste diese permanent antreiben), der unvollständige Schutz sowie die hohen Betriebskosten welche durch Reparatur und Verschleiß entstanden. In Deutschland wurden bis zum Aufkommen von schlagwettergeschützen Lampen solche belasteten Grubenteile entweder nicht abgebaut oder aber nach Möglichkeit sonderbewettert um einen Abbau zu gestatten.

Teilweise wurde in England auch phosphorizierende Fischhaut und in Deutschland der sogenannte Kanton-Phoshor (Kalk aus gebrannten Austernschalen und Mehl) eingesetzt.

Der nun immer tiefer fortschreitende Abbau, die oft ungenügende Abdämmung der alten Abbaubetriebe, sowie die noch unausgereifte Wetterführung und Sonderbewetterung führte aber immer häufiger zum Auftreten von gefährlichen Ansammlungen von Grubengasen. Dieser Umstand führte daher in Folge immer öfter zur Entzündung von Schlagwettern welche nur durch die Einführung einer geeigneten Sicherheitslampe, die vom Bergmann sowohl als Geleucht als auch zur Anzeige von CH4 Konzentrationen verwenden konnte, behoben werden sollte.

Schon aus der Zeit des offenen Geleucht war bekannt, dass sich bei Anwesenheit von Grubengas der Saum der Flammenaureole bläulich verfärbte und anhand dessen Größe die Volumenkonzentration gemessen werden konnte. Dieses Prinzip findet in allen mit Brennstoff betriebenen Sicherheitslampen zur CH4 Messung Anwendung.

Die Wettersicherheitslampe

Die ersten in Deutschland durchgeführten Versuche wurde durch die 1796 von Friedrich Alexander von Humboldt erfundene Rettungslampe eingeleitet. Diese für den Bergungseinsatz bei matten (sauerstoffarmen) Wettern im Erzbergbau vorgesehene Lampe hatte nur eine geringe Branddauer und war daher für einen mehrstündigen Einsatz ungeeignet. Diese basierte auf der Idee des 1780 von Aimé Argand erfundenen Hohldochtes. Bei der Humboldt'schen Lampe wurde die zum Betrieb benötigte Luft, durch einfließendes Wasser aus einem geschlossenen Behälter herausgepresst und gelangte mittels einer geeigneten Leitung und Hohldüse direkt an die Flamme.


Die Humboldtsche "Wetterlampe" mit Wasserreservoir, Tropfenventil und innenliegender Zuführungsdüse für die Fremdluft

Als Wettersicherheitslampe konnte diese nach heute geltenden Maßstäben natürlich nicht angesehen werden, da hier eine offene Flamme vorhanden war. In der Publikation "Ueber die unterirdischen Gasarten und die Mittel Ihre Nachtheil zu vermindern - Ein Beytrag zur Physik der praktischen Bergbaukunde" aus dem Jahre 1799 berichtet von Humboldt dazu aber folgendes:
"Da nun schon über zwey Jahre verflossen sind, seitdem ich diese Werkzeuge zu Stande gebracht habe, und die Rettungslampe bereits in beträchtlicher Anzahl versandt worden ist, so habe ich die Freude, meine eigenen Versuche auch die an anderen Orten, und ohne meine Mitwirkung angestellten beyfügen zu können."
Ableitend hiervon kann man aber annehmen, daß diese eine relativ weite Verbreitung im mitteldeutschen Erzbergbau gefunden haben mag.
Besonders interessant ist aber der folgende Satz, welcher auch der obengenannten Publikation entnommen ist: "Man darf bey dieser mit Lebensluft zu unterhaltenden Lampe nicht fürchten, dass Entzündungen von Knall-Luft in der Grube entstehen möchten". Hierbei hat sich von Humboldt wohl aber doch geirrt, da seine Lampe bauartbedingt keinen Schutz gegen Schlagwetter bot.


Das Problem der durch den Gebrauch von offenem Geleucht verursachten Schlagwetterunglücke in Kohlegruben konnte aber erst Anfang des 19. Jahrhunderts in England gelöst werden. Dies war aber nicht nur für den Bergbau interessant. Die Überseemacht England hatte damals mit einer Vielzahl von Explosionen - welche beim Transport von Kohlen, organischen Gütern oder Alkohol oft in den Laderäumen von Schiffen oder aber in Lagerhäusern auftraten - zu kämpfen und suchte diese zu vermeiden, da diese beträchtliche wirtschaftliche Schäden für das gesamte Königreich darstellten. Auch wurden nach der Einführung der Gasbeleuchtung oftmals Brände - da es noch keine Sicherheitsventile gab - durch das Entzünden von Gasansammlungen in Häusern verursacht.


Versuchsanordnung: Bunsenbrenner und Drahtgeflecht - Kein Durchschlagen der Flamme möglich


Ausgelöst durch das Felling Mine Disaster am 25 Mai 1812 bei dem 92 Bergleute (75% der Gesamtbelegschaft der Zeche, davon 29 Jugendliche zwischen 8 und 16 Jahren) durch eine Schlagwetter- und der anschließenden Kohlenstaubexplosion getötet wurden, verstärkte man die Anstregungen eine geeignete Sicherheitslampe zu konstruieren. Dazu wurde von der Royal Society ein Preisgeld von 1.000.- £ (heute etwa 62.000.- €) ausgesetzt.

Auszugsweise Übersicht der britischen Schlagwetterunglücke bis zur Einführung der ersten Wettersicherheitslampen: Ausführlicher

11. Juni 1794 Harraton 28 Tote
7. Februar 1798 Washington 7 Tote
11. Oktober 1799 Lumley 39 Tote
6. Oktober 1805 Hepburn 33 Tote
29. November 1805 Oxclose 38 Tote
25. Mai 1812 Felling 92 Tote
10. Oktober 1812 Harrington Mill 24 Tote
28. September 1813 Fatfield 32 Tote
24. Dezember 1813 Felling 23 Tote
12. Mai 1814 Hepburn 11 Tote
3. Mai 1815 Heaton 75 Tote
2. Juni 1815 Success Pit 54 Tote
27. Juli 1815 Isabella Pit 10 Tote



Konstruktion: Dr. Clanny (1-3), Mr. Brandling (4) und Dr. Murray (5)


Konstruktion: Mr. Davy (6-8) und Mr. Stephenson (9)

Im Mai 1813 wurde ein erstes Konzept von Dr. William Reid Clanny der Royal Society vorgestellt, welche die Brauch- und Abluft mittels eines Blasebalges durch ein doppeltes Wasserbad führte und so einen Explosionsschutz herbeiführte. Leider war ein Betrieb dieser Konstruktion aber zu aufwendig, da hierzu eine kontinuierliche Betätigung des Blasebalgs erforderlich war. Diese Lampe wurde am 16. Oktober 1815 auf der Anlage Harrington erfolgreich in Schlagwetter getestet, gelangte aber nicht in den Betrieb, da diese auf Grund der Bauweise den untertägigen Verhältnissen nicht genügend entsprach. Clanny erkannte aber als Erster die Einsatzmöglichkeit einer Glasscheibe zur Abtrennung der Flamme von der umgebenden Atmosphäre. Die fast zur gleichen Zeit von Mr. Brandling und Dr. Murray vorgeschlagenen Lampen konnten auf Grund ihrer Konstruktion generell keinen Schlagwetterschutz herstellen, da diese die Brauchluft durch einen flexibelen Schlauch von der Sohle ansaugten (es war ja damals schon bekannt, daß Methan deutlich leichter als Luft war und sich zumeist an der Firste sammelte). Diese Bauart konnte aber bei einer plötzlich ansteigenden Sättigung der Luft (Durchmischung durch voreilenden Luftdruck bei eine Sprengung oder Niedergehen der Dachschichten im alten Mann, plötzliches Öffnen der Wettertüren, falscher Bedienung oder einem starken Bläser etc.) explosive Gasgemische ansaugen und zünden.

Clanny N°1 1813
Der erste Entwurf einer Sicherheitslampe
von Dr. Clanny aus dem Jahr 1813


Die ölbetriebene Wetterlampe

Nach eingehenden Versuchsreihen - welche sich mit der allgemeinen Lampenflamme befassten - konstruierte schließlich der Engländer Sir Humphry* Davy im Jahre 1815 eine ölbetriebene Sicherheitslampe (Davylampe) welche einen Drahtmaschenzylinder mit einer bestimmten Maschenweite (>400 Maschen pro square inch - später noch erhöht) als Durchschlagschutz nutzte und somit durch die spezifische Wärmeableitung des gewählten Materials (Kupfer, Messing oder Eisen) die Zündtemperatur der Flamme unter den Flammpunkt senkte.
Trotz der deutlichen Unzulänglichkeiten der Konstruktion (vgl. Journal of the Royal Society of Arts, April 27, 1866 - Seite 413, sowie Report from the select Committee on Coal Mines, 1852) wurde diese Lampe weitestgehend erfolgreich eingesetzt und verbreitete sich in England auf schlagwettergefährdeten Gruben bis zur Einführung der Clanny Lampe recht schnell.
Dies ist aber wohl eher auf den immensen Kohlenhunger der britischen Industrialisierungsphase zurückzuführen, da diese Lampe nur bei besonders sorgsamer Handhabung einen sicheren Explosionsschutz bot. Ihre besonderen Nachteile waren: Die geringe Lichtausbeute, unzulänglicher Schutz bei starker Wetterführung oder Schrägstellung sowie das Erglühen des Korbes bei Anwesenheit von Grubengasen.
Besonders beachtenswert ist der Umstand, daß sich in England trotz Einführung der Sicherheitslampe vorerst kaum eine Reduzierung der Schlagwetterexplosionen einstellte. Die Anzahl der Toten und Verletzten (ca. 1000 Tote pro Jahr) stieg sogar trotz der Einführung noch weiterhin an. Dieses hat zum einen mit dem fehlenden Verständnis der Belegschaft zu tun, welche sich nach den vollmundigen Aussagen der Grubenbetreiber und des Erfinders Davy nun vollkommen sicher fühlte; die Gefahren einer Fehlbedienung aber weiterhin unterschätzten. Zum anderen war die umfangreiche Inbetriebnahme von neuen Schachtanlagen mit oftmals un- oder bestenfalls angelernten Kräften, der allgemein gewohnte sorglose Umgang mit den neuen Lampen, das Fehlen einer Verschlußsicherung, die Erschließung von tieferen Abbausohlen sowie die oft schlechte Wartung der Lampen und die oft ungenügende Wetterführung dafür ausschlaggebend. Erst nach einigen Jahren und vielen weiteren Unglücksopfern stellt sich eine Verminderung der durch den Gebrauch von den immer weiter verbesserten Sicherheitslampen ausgelösten Schlagwetterunglücke ein.

Viele Entwickler versuchten in den Folgejahren die Bauart der Davy Lampe zu verbessern

1831 R. Roberts - Reflektorschirm
1832 J. Renaux - Glaskugel unter dem Dochtträger
1835 R. Roberts - Doppelte Drahtkorb und gläserner Rauchfang
1837 M. Fournet - Reflektor
1858 A. Sterry - Kugelförmiges Drahtgeflecht
uvm.

In Folge wurden eine Vielzahl an Lampentypen entwickelt:

01.) Davy
02.) Upton und Roberts
03.) Dusmenil
04.) Clanny
05.) Müseler
06.) Herold
07.) Elvin
08.) Stephenson
09.) Eckhardt und Lauten
10.) Morison
11.) Reuland
12.) Heinbach

*Humphry nicht wie oft fälschlich angegeben Humphrey!


Davy - Durchgehender Drahtgitterkorb *


Eine der ältesten erhaltenen Davy Lampen - ©The Royal Society


Die im selben Jahr (1815) von George Stephenson erfundene "Geordie lamp" welche einen hohen Glaszylinder sowie als Sauerstoffzufuhr einen unten liegenden Siebring bzw. Metallröhrchen nutzte, fand allerdings nur eine Verbreitung in Nordengland und gelangte wohl nicht in die kontinentalen Kohlereviere.
Dem Autodidakten Stephenson - welcher wohl eher durch den Bau der ersten öffentlichen Eisenbahnstrecke bekannt wurde - gebührt wohl die Ehre als erster eine funktionelle und praktische Sicherheitslampe eingesetzt zu haben. Den Ruhm erntete aber nach dem Entschluß eines Untersuchungsausschusses sein Kollege Davy.


Interessant ist eine kurze Zusammenfassung der Entwicklungsgeschichte der "Geordie":

George Stephenson; am 9. Juni 1781 als Sohn armer Eltern geboren, war schon in jungen Jahren gezwungen einem Gelderwerb nachzugehen. Mit dem ihm eigenen Talent, Tatendrang und Wissenshunger arbeitet er sich schnell vom Helfer zum Fördermaschinisten auf der Zeche Killingworth hoch. Später stieg er noch in der Karriereleiter bis zum verantwortlichen Ingenieur auf.
Als sogenannter Machinewright war er auch für die Wartung der benötigten Dampfmaschine zuständig. Diese Erfahrung veranlasste ihn nach mehreren Schlagwettern auf der Grube Killingworth zu folgenden Versuchen und Überlegungen:
Wenn die Ausbreitungsgeschwindigkeit von Schlagwettern bekannt ist, so muss diese durch einen Zugeffekt in einem geeigneten Kanal an der Ausbreitung gehindert werden.
Dazu diente ihm wohl als Arbeitshypothese die Erfahrung des Kaminzuges der Dampfmaschine, welche die heißen Gase und Flammen aus dem Brennraum saugt und somit ein Rückschlag dieser verhindert.

Der erste Versuch:

Um diese Hypothese zu bestätigen, ließ er eine Lampe bauen welche die Luftzuführung mittels eines Röhrchens mit etwa 6 mm Durchmesser durch den Lampentopf direkt zur Flamme führte. Der obere Abschluss wurde durch einen Glaszylinder und eine gelochte Kappe hergestellt und der Durchlass des Rohres konnte durch einen an der Bodenplatte angebrachten Schieber verstellt werden. Dieser erste Versuch, welcher am 21. Oktober 1815 auf der Zeche Killingworth in unmittelbarer Nähe eines Bläsers durchgeführt wurde, befriedigte Stephenson aber aufgrund der unruhigen und kleinen Flamme kaum. Auch war die Bruchgefahr des Glaszylinders sowie die noch fehlende Justierung der Dochtstellung ein Manko.


Versuch N° 1 vom 21.10.1815 **


Die zweite Variante:
Um die Flamme zu beruhigen, wurden nun drei Röhrchen mit jeweils reduzierten Durchmesser (~2 mm) von unten durch den Topf nahe an die Flamme geführt. Um den Glaszylinder zu schützen, wurde ein abnehmbare perforierte Haube aufgesetzt und die Flamme konnte durch einen Dochthaken (Stocher) verstellt werden. Trotzdem war Stephenson mit dem Ergebnis der am 4. November 1815 untertage ausgeführten Versuchsreihe noch nicht zufrieden.


Versuch N° 2 vom 04.11.1815 **

Die dritte Lampe:
Ausgehend von den ersten beiden Versuchen, wurden nun die eigentliche Endform entwickelt. Dazu wurden die Lufteinlässe nun an den Außenmantel des Lampentopfes verlegt und die Luft durch kleine Bohrungen bis an die Flamme geführt. Dazu wurde auch der Durchmesser dieser weiter vermindert und unterschritt unbewusst wohl die kritische Größe. Diese technische Änderung kreierte wohl die erste brauchbare Sicherheitslampe, welche erfolgreich am 30. November 1815 auf der Zeche Killingworth im Schlagwetter getestet wurde.
Bereits am 9. November 1815 wurde aber die Sicherheitslampe von Sir Humphry Davy der Öffentlichkeit vorgestellt, diese wurde aber erst im Januar 1816 praktisch auf der Zeche Hebburn unter Schlagwetterbedingungen getestet.


Versuch N° 3 vom 30.11.1815 **

Stephenson "Geordie" - Glaszylinder mit abgenommener Schutzhaube

Eine todesmutige Entwicklungsgeschichte

Nach heutigen Maßstäben wird eine solche praktische Einsatzprüfung wohl eher mit "Lebensmüde" umschrieben. Hierbei muss man sich einmal den wissenschaftlichen Kenntnisstand vor gut 200 Jahren vor Auge führen. Zur Erprobung wurden untertage "Gasproben" in einer Flasche gesammelt und im Labor in die Flamme geblasen. Hierbei gab es kaum Anhaltswerte von Konzentrationen oder Umgebungsvariablen (z.B. Wettergeschwindigkeit) von Flammpunkt etc. ganz zu schweigen.
Bestand die Lampe im Versuch, so wurde diese untertage im "Feld" erprobt! Sicherlich kann man heutzutage ohne Probleme mit einer offenen Flamme durch den überaus größten Teil eines Grubengebäudes gehen, ohne ernstlich eine Grubengasexplosion befürchten zu müssen, dies ist aber fernab der damaligen Gegebenheiten. Ich denke jeder Bergmann hat schon mal gesehen wie Funken sprühen oder Glimmbrände entstehen ohne gleich in einer Grubengasexplosion zu enden... Aber damals!!!

Der Durchbruch

1839 wurden die beiden bereits durch Davy (Siebkorb) und Stephenson (Glaszylinder) erfundenen Lampenprinzipien wiederum durch Dr. William Reid Clanny zu einer Bauart (Clannylampe) zusammengeführt. Davy hatte zwar vorher schon Versuche mit dem Einsatz von Glaszylindern durchgeführt, diese aber aufgrund der schlechten Qualität und der daraus resultierenden Neigung zu Glasbrüchen wieder eingestellt. Die Bauart von Clanny bot einerseits den Vorteil einer höheren Lichtausbeute als die der Davylampe (deren Siebkorb versottete), zum anderen wurde der bruchgefährdete Glaskörper der Stephenson'schen Lampe deutlich gekürzt. Somit wurde die Sicherheit gegen Glasbruch erhöht, wobei der Durchschlagschutz durch den aufgesetzten Drahtkorb erfolgte. Der Dichtigkeitsabschluss zwischen Glas und Korb wurde durch geeignete Dichtungen herbeigeführt, welche eine Ausdehnung der Materialien bei Erwärmung zuließ ohne aber eine zu starke Pressung auf den Glaszylinder auszuüben. Durch diese Anordnung wurde das bei der Davy Lampe oft auftretende Durchblasen bei starken Wetterströmen sowie das Erglühen des Drahtzylinders beim Vorhandensein von Methan oder bei Schieflage auf ein Minimum reduziert. Das Flammenbild war somit ruhiger und die Lichtausbeute deutlich besser als bei den Vorläufermodellen.
In Deutschland fand die Sicherheitslampe bereits um 1820 eine Anwendung im Bergbau. Diese wurde als Davy-Nachbau mit doppelten Drahtkorb (Firma Themar aus Aachen; 5-stäbig und Firma Bernhard Böcker aus Limburg; 3-stäbig) auf verschiedenen Gruben im Bardenberger und Aachener Revier eingesetzt. Aber erst um 1840 gelangte diese in das Ruhrgebiet und wurde dann zumeist in verschiedenen Weiterentwicklungen (Boty und Clannylampe) verwendet.


Clanny - Geteilter Aufbau mit Glaszylinder und Drahtkorb


Schon bald nach der Einführung der englischen Sicherheitslampe im deutschen Bergbau begann eine eigenständige Entwicklung, welche zu verschiedensten Formen führte. Ab etwa 1855 wurde dann die sogenannte westfälische Wetterlampe auf einer großen Anzahl von Bergwerken im Ruhrgebiet eingeführt. Darüber hinaus wurden weiterhin aber auch eine Vielzahl ausländischer Fabrikate eingesetzt.

Wetterlampe
Westfälische Wetterlampe mit unteren Siebring


Der Grundsatz der geteilten Bauweise (Glas und Drahtzylinder) wurde aber bei allen nachfolgenden Modellen bis heute beibehalten. Diese unterschieden sich dann nur noch in der Luftzuführung, Art der Drahtkörbe (einzel - doppelt) sowie diverser baulichen Besonderheiten (z.B. Boty, Müseler, Marsaut etc.) welche die Leuchtkraft, den Schutz gegen Durchblasen, die Verminderung der Beschädigungsanfälligkeit, den Verbrauch, Kühleffekt uvm. noch weiter verbesserten.
Die 1851 eingeführte Müseler Lampe hatte zum Beispiel eine 3x bessere Lichtausbeute als die Davy Lampe und dies bei deutlich geringeren Verbrauchswerten.

Botylampe
Botylampe - Saarbrücker Lampe


Bauart: Clanny und Müseler

Obwohl die ölbetriebende Sicherheitslampe eine damals ausreichende Beleuchtung und einen bedingten Schlagwetterschutz bot, so hatte diese doch noch viele Nachteile, welche erst mit der Einführung der Benzinsicherheitslampe und weiterer technischen Entwicklungen weitestgehend behoben werden konnten.

Dies waren zum Beispiel:
- Keine innenliegende Zündung möglich
- Kein sicherer Schutz gegen Fremdöffnung
- Rußen der Ölflamme und einhergehende Leuchtkraftminderung
- Hoher Verbrauch an Ölbrand
- Zusetzen der Körbe mit Rußpartikeln und Entflammen der Rückstände
- Keine ausreichende Sicherheit bei Verwendung in Zwangslagen
- Verminderte Beleuchtungsleistung
- Schlechte Justierungsmöglichkeit der Dochtstellung
- Starke Geruchsbildung


Die benzinbetriebene Wetterlampe

1883 entwickelte Carl Wolf die erste benzinbetriebene Sicherheitslampe. Diese wurde 1884 zum Patent angemeldet und wurde durch die Firma Friemann & Wolf vertrieben.

Wolf'sche Benzinlampe
Wolf'sche Benzinsicherheitslampe mit untenliegender
Luftzuführung und doppeltem Drahtkorb


Die Verwendung von Benzin als Betriebsmittel hatte deutliche Vorzüge gegenüber der ölbetriebenen Lampe. So war die Leuchtkraft deutlich höher, der Abbrand sauberer und die Verwendung von Benzin als Leuchtmittel ermöglichte die Einführung einer innenliegenden Zündvorrichtung - da der Flammpunkt deutlich geringer als bei den ölbetriebenen Sicherheitslampen ist und daher eine Fremdzündung viel einfacher umzusetzen war.
Deutlich zeigen sich die Vorteile der Benzinwetterlampen bei einer Gegenüberstellung der verwendeten Bauarten:
Zur Zeit der Ersteinführung der Benzinlampe waren 50 700 Öllampen im Ruhrgebiet in Gebrauch. Bereits 15 Jahre später (1899) wurden aber nur noch etwa 35 000 eingesetzt, wohingegend aber nun in Deutschland 220 000 Benzinsicherheitslampen betrieben wurden, wovon etwa
146 000 Lampen allein auf den Bergamtsbezirk Dortmund entfielen. Die ölbetriebenen Lampen verloren besonders nach der zum 1.1.1902 ergangenen bergpolizeilichen Verordnung des Oberbergamts Dortmund - welche eine innenliegende Zündvorrichtung vorschrieb - fast gänzlich an Bedeutung.

Probe-, Meß- und Warnlampen

Besondere Schwierigkeiten machte aber bei den herkömmlichen Sicherheitslampen die Messung von geringen Methanwerten, da eine genaue Ablesung stark von der Bauart sowie den Fähigkeiten des Benutzers abhängig war. Um diese für die Wetterführung besonders wichtigen Angaben genau und einheitlich definieren zu können, erfand Friedrich Pieler im Jahr 1883 die nach ihm benannte Pielerlampe. Diese nach dem Davy Prinzip gebaute Lampe wurde mit reinem Alkohol betrieben um die Flammenhelligkeit und somit die Blendwirkung für den Betrachter so gering wie möglich zu halten. Diese hatte einen um den Docht angebrachten Schirmkonus um so die Aureole besonders gut hervorheben zu können, sowie einen höheren Drahtkorb. Zur genauen Ablesung war entweder eine Lochblende aus Blech oder Glas oder aber eine Skala angebracht, an deren sich die Vol.-% ablesen ließen. Zur Beleuchtung war diese Meßlampe allerdings nicht zu gebrauchen, da der eingesetzte Alkohol nur mit einer blaßblauen Flamme brannte und kaum einen Lichtschein erzeugte. Mit der Einführung der scharf indizierenden Benzinwetterlampe verlor die Pielerlampe aber schnell an Bedeutung und um 1900 waren nur noch 47 dieser Lampen in Benutzung.

Pielerlampe
Die Pielerlampe war eine reine Wetterlampe, welche die Aureole deutlicher als die herkömmlichen Lampen anzeigen konnte.

Einen besonderen technisch interessanten Aspekt erfüllen die akkustischen Warnlampen. Diese wurde von Hans Fleissner im Jahr 1916 zum Patent angemeldet und erzeugte bei dem Vorhandensein von 0,5-5% Grubengas einen akkustischen Warnton. Diese Raritäten wurden ab etwa 1923 bis 1930 in verschiedenen Versionen von Friemann & Wolf gebaut und vertrieben. Ein wirtschaftlicher Erfolg wurde diese Lampe allerdings nicht, da die Belegschaft frühzeitig schon bei der Verwendung der normalen Benzinlampen durch das auffällige Flackern oder aber durch das Erlöschen der Flamme (bei hohen Volumenkonzentrationen) auf das Vorhandensein von Grubengas aufmerksam gemacht wurden. Durch die geringe Lichtstärke musste die Benzinlampe ja immer nah am Arbeitsort aufgehängt werden und jeder Bergmann erkannte sogleich eine Änderung der Lichtstärke.


Sicherung und technischer Fortschritt

Einen ganz besonderen Aspekt bei den Sicherheitslampen nimmt die Sicherung der Lampen durch einen geeigneten Verschluss ein. Hierzu wurden zahlreiche Verschlussarten entwickelt, wobei sich der Magnetverschluss am Besten eignete, um ein unbefugtes Öffnen der Lampe zu unterbinden. Die vorhergehenden Stift- oder Plombenverschlüsse waren nicht sicher genug oder waren trotz Verbotes mit geringen Mitteln zu leicht zu öffnen um nach der Schicht eine Pfeife entzünden oder bei der Abnahme des Lichtstärke durch Versottung des Siebkorbes bei offener hellerer Flamme arbeiten zu können.
Oftmals wurden Schlagwetter auch durch den Versuch eine erloschene Wetterlampe wieder zu entzünden ausgelöst, oder aber andere unerkannte oder durch fehlende sorgsame Behandlung ausgelöste Defekte - wie z.B. Glasbruch, Beschädigung des Siebkorbes - führten im schlimmsten Fall zur Zündung der Grubengase. So gibt es zum Beispiel Berichte aus dem englischen Bergbau, daß Mannschaften über Tage hindurch bei rotglühenden Drahtkörben arbeiteten!

Die Entwicklung des Sicherheitsglases (Borsilikatglas - Jena'er Glas) 1887 durch Otto Schott war ein weiterer Schritt den Einsatz von Wetterlampen noch sicherer zu machen, da vormals besonders die Glaszylinder bei dem recht rustikalen Einsatz untertage oft beschädigt wurden.
Den wohl vorletzten Schritt bei der Verbesserung der benzinbetriebenen Wetterlampe leitete Carl Auer von Welsbach im Jahr 1903 mit der Erfindung des Cereisens (umgangssprachlich Feuerstein) ein. Die auch als Auermetall III bekannt gewordene Legierung konnte kostengünstig hergestellt werden und löste die bis dahin eingesetzten unzuverlässige und wartungsintensiven Zündvorrichtungen ab. Hierbei wurde durch Drehung eines Reibeisens ein Funkenschwarm erzeugt, welcher die Flamme entzündete.
Der letzte Schritt der damals schon veralterten Benzinlampe welche fast nur noch als Wetterlampe verwendet wurde, wird mit der Serienproduktion der Knopfzellen im Jahr 1954 erreicht. Die minimale Bauform der Batterie ermöglicht eine elektrische Fremdzündung der Lampenflamme mittels eines Glühwendels.


Nachbau einer Friemann & Wolf Nr. 400

Folgend eine Aufstellung der 1899 im Bergamtsbezirk Dortmund eingesetzten Lampen:

Stück
Bauart
78 000
Wolf'sche Benzinlampen mit Paraffinreibzünder
44 000
Seippel'sche Benzinlampen
19 000
Seippel'sche Öllampen
16 000
Wolf'sche Benzinlampen mit Perkussionszündung
9 000
Öllampen von Grümer & Grimberg
6 000
Benzinlampen von Wienpahl
4 000
Benzinlampen von Krohm
750
Seippel'sche Öllampe mit Paraffinzünder
6 500
Öllampen ohne Zünder
750
Öllampen ohne Zünder und ohne Verschluß

Trotz der erhöhten Sicherheit gegen die Entzündung von Schlagwettern konnte die sogenannte Sicherheitslampe nicht als Ideallösung angesehen werden, da es den Betrieben bis 1888 freigestellt wurde ein sogenannte gemischtes System zu benutzen. Dies sah sowohl den Einsatz von offenen als auch Wetterlampen vor. In dem Zeitraum von 1861 bis 1882 waren von 1036 Explosionen 605 und 1894 bis 1899 von 292 noch 22 durch die Verwendung von offenem Licht ausgelöst worden.
Am 12.12.1900 wurde die Anwendung von offenem Geleucht in der Grube aber vom Oberbergamt komplett untersagt.
Nach dieser Anweisung ging der Anteil an Zündungen durch offenes Licht naturgemäß stark zurück, dennoch wurden in der Zeit von 1900 bis 1918 - als die Entwicklung der Sicherheitslampe schon als nahezu abgeschlossen galt - allein in Preußen von insgesamt 607 vorgekommenen Schlagwetterexplosion immerhin noch 357 durch den Gebrauch von Benzinwetterlampen verursacht.
Am 12. November 1908 ereignete sich auf der Schachtanlage Radbod das bis dahin folgenschwerste Unglück im Ruhrgebiet. Dieses durch den Defekt einer Sicherheitslampe oder aber durch ein Schießen ausgelöste Grubenunglück forderte 350 Menschenleben. Infolge des Unglücks wurde erneut die Diskussion des Gebrauchs von Wetterlampen aufgenommen und die Zechenleitung beschloss die Einführung der zwar teueren aber deutlich sichereren elektrischen Mannschaftsleuchten auf zumindest dieser stark schlagwettergefährdeten Grube.
Aber erst nach einer weiteren schweren Schlagwetter- und Kohlenstaubexplosion auf der Grube Mont Cenis am 20 Juni 1921 - welches 85 Menschenleben forderte und durch Schießarbeiten ausgelöst wurde - ergeht im selben Jahre das Verbot durch das Bergamt die Sicherheitslampe als Mannschaftslampe auf allen als Schlagwettergruben eingestuften Anlagen zu benutzen. Auf den ersten Blick mag dies etwas Sinnlos erscheinen, da ja die Schlagwetterexplosion durch ein Schießen ausgelöst wurde, dennoch ist davon auszugehen, daß es weitere Zündungen durch das Durchblasen (aufgrund des voreilenden Luftdrucks) von Wetterlampen gab, welche das Unglück noch weiter forcierten.
Bis zum Jahr 1925 wurden dann alle Mannschaften der Ruhrzechen mit elektrischen Grubenlampen ausgerüstet. Die Sicherheitslampe darf in Folge nur noch von befugten und besonders unterwiesenen Personen (Wetterabteilung, Sprengabteilung, Betriebsrat und verantwortliche Steiger) zum Ableuchten genutzt werden. Dies allerdings noch bis in die 1960er Jahre, bis es geeignete elektrische oder elektronische Meßeinrichtungen gab.

Zu erwähnen sind noch spezielle Sonderbauarten wie z.B.:
- Brunnenlampe = Spiegelaufsatz zum Beobachten der Flamme
- Singende Wetterlampe = Gibt einen akkustischen Warnton aus
- Steigerlampe = Miniaturausgabe in leichter Bauweise
- Bahnlampen = Ex-geschützte Lampen für Grubenloks

Quellen:
Sir Humphry David; On the safty lamp for coal miners, with some researches on flame - Printed for R. Hunter, London 1825
J.H.H. Holmes; A treatise on the coal mines of Durham and Northumberland - Printed for Balwin, Cradock and Joy, London 1816
Thomas Thomson; Annals of Philosophy - Printed for Balwin, Cradock and Joy, London 1816
Samuel Smiles; The story of the life of George Stephenson - John Murray - London 1860
* George Stephenson; A description of the saftey lamp - Printed for Balwin, Cradock and Joy, London 1817
** Report upon the claims of Mr. George Stephenson relative to the invention of his safety lamp - Printed by S. Hodgson, Balwin, Cradock and Joy, London 1817

Die elektrische Grubenlampe

Schon 1845 beschäftigte sich de la Rive und Boussingault mit der Problematik eine konstant leuchtende elektrische Lichtquelle für die Kohlegruben zu entwickeln. Hierzu verwendeten sie eine galvanische Batterie (Salpetersäure) und als Leuchtmittel einen Platindraht. Um das Jahr 1860 wird auf englischen Gruben elektrisches Geleucht eingesetzt. Diese sogenannten Dumas Lampen sind aber für einen einfachen Betrieb deutlich zu sperrig, teuer und anfällig.
Die nächsten, vom französischen Bergingenieur Parran durchgeführten Versuche, wurden vom 18. bis 20. Oktober 1865 auf den Steinkohlegruben von Alais (Frankreich) durchgeführt. Hierzu wurde eine 5,5 kg schwere Lampe konstruiert, welche unempfindlich gegen die schwierigen untertägigen Verhältnisse war und sich widererwartend gut eignete.
Die ersten Versuche in Deutschland werden 1866 im saarländischen Bergrevier ausgeführt. Auch hier wird die elektrischen Sicherheitslampe von Dumas und Benoit (mit den 1856 erfundenen Geißler'schen elektrischen Röhren) eingesetzt, welche aber im direkten Vergleich mit einer Davy'schen Lampe nur ein 1/6 der Leuchtkraft hervorbringt, dies aber über einen 12 stündigen Zeitraum.
Am 4. Mai 1891 stellt dann Donato Tommasi in Paris sein Konstruktion einer elektrischen Sicherheitslampe vor.
Mit der Erfindung der Glühwendellampe und der weiteren Entwicklung der Akkumulatorenleistung wurde um die Jahrhunderwende der Einsatz von elektrischen Grubenlampen immer bedeutender.

Nach dem tragischen Unglück auf der Schachtanlage Mont Cenis wurde im Jahre 1921 endgültig der Einsatz der elektrischen Grubenlampen auf zumindest den als Schlagwettergruben bekannten Anlagen beschlossen und bereits 1925 war der komplette Übergang auf elektrische Mannschaftslampen vollzogen.

- Blitzer = Handlampe für die Aufsichten

- Pottlampe = Handlampe für die Gewinnung

 

- Kopflampe = Helmlampe für Handwerker


Mützenlampe aus den 1930ern

Quelle:Heise, Herbst, Fritzsche, Bergbaukunde, Springer Verlag, Berlin 1938

Wird noch weiter bearbeitet!