Table Of ContentFORSCHUNGSBERICHTE DES LANDES NORD RHEIN -WESTFALEN
Nr.1260
Herausgegeben
im Auftrage des Ministerpräsidenten Dr. Pranz Meyers
von Staatssekretär Professor Dr. h. c. Dr. E. h. Leo Brandt
Dr. med. Walter Sieber
Max-Planck-Institut fiir Arbeitsphysiologie, Dortmund
Die Bedeutung der Mechanisierung von
Gewinnung, Aushau und Versatz
fur die korperliche Belastung des Bergmannes
im Steinkohlenherghau
Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH
ISBN 978-3-663-06067-3 ISBN 978-3-663-06980-5 (eBook)
DOI 10.1007/978-3-663-06980-5
Verlags-Nr. 011260
© 1963 by Springer Fachmedien Wiesbaden
Ursprünglich erschienen bei Westdeutscher Verlag, Köln und Opladen 1963
Inhalt
01. Einleitung und Problemstellung ............ ,. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
02. Methodik ..................................................... 8
02.01 Allgemeines ........................................... 8
02.02 Auswahl der Arbeitsplätze und der Arbeiter ............... 8
02.03 Ärztliche Untersuchung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
02.04 Durchführung und Auswertung der Arbeitsablaufstudien . . . . 9
02.05 Die fortlaufende Registrierung der Pulsfrequenz . . . . . . . . . . .. 10
02.06 Messung des Kalorienverbrauches ........................ 11
02.07 Messung des Gewichtsverlustes .......................... 12
02.08 Messung der Klimafaktoren ............................. 13
02.09 Lautstärkemessungen ................................... 13
02.10 Photographische Aufnahmen ............................ 13
03. Besprechung der Ergebnisse. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 14
03.01 Untersuchte Arbeitsplätze ............................... 14
03.02 Persönliche Daten der Versuchspersonen. . . ... . . . . .... . . .. 14
03.03 Einzelergebnisse ....................................... 19
03.03.01 Einzelergebnisse - Kohlengewinnung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
03.03.02 Einzelergebnisse - Strebausbau .......................... 40
03.03.03 Einzelergebnisse - Versatz .............................. 63
03.04 Zusammenfassende Darstellungen ........................ 69
03.04.01 Energieumsatz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 69
03.04.02 Die Belastung des Herz-Kreislauf-Systems . . . . . . . . . . . . . . . .. 75
03.04.03 Schweißverlust ........................................ 80
03.04.04 Gesamtdauer und Verteilung der Pausen .................. 84
03.04.05 Umweltbedingungen ................................... 93
03.05 Vergleichende Darstellungen ............................ 96
03.05.01 Unterschiede der körperlichen Belastung bei verschiedenen
geologischen Gegebenheiten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 96
03.05.02 Vergleich der Arbeitszeit und der körperlichen Belastung an
unterschiedlich mechanisierten Arbeitsplätzen .............. 99
04. Zusammenfassung ............................................. 104
05. Anhang....................................................... 107
06. Literaturverzeichnis ............................................ 109
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01. Einleitung und Problemstellung
Arbeitsphysiologische Untersuchungen am Arbeitsplatz dienen dem Zweck, die
körperliche Belastung des Menschen bei seiner Berufsarbeit festzustellen. Auf
Grund der Ergebnisse lassen sich Mittel und Wege zeigen, die einen rationellen
und schonenden Einsatz der menschlichen Arbeitskraft gestatten. Derartige
Untersuchungen wurden in der Industrie schon in großer Zahl durchgeführt. Auch
über die bergmännische Arbeit liegen einige Ergebnisse aus früheren Jahren vor
[1, 2, 6, 10, 11, 14], die sich jedoch auf reine Handbetriebe bezogen. Durch die
starke Mechanisierung der letzten Jahre änderten sich die Arbeitsbedingungen der
Bergleute erheblich. Es stellte sich die Frage, ob der Einsatz von Maschinen außer
der Leistungsstelgerung auch eine Abnahme der körperlichen Belastung der Berg
leute zur Folge hatte.
Zur Beantwortung dieser Frage führten wir von April 1959 bis März 1961 in
mehreren Zechen des Oberbergamtsb ezirkes Dortmund eine arbeitsphysiolo
gische Untersuchungsreihe durch. Da in der zur Verfügung stehenden Zeit nicht
alle Arbeitsformen des Untertagebetriebes untersucht werden konnten, beschränk
ten wir uns auf Arbeitsplätze im Streb, weil dort die Zahl der Bergleute am größ
ten ist, die mit der Mechanisierung in irgendeiner Form zu tun haben. Bei der Aus
wahl der Arbeitsplätze mußten die verschiedenen Grade der Mechanisierung be
rücksichtigt werden. Weiter war erforderlich, mehrere Bauarten mechanisierter
Arbeitsmittel, die dem gleichen Zweck dienen, kennenzulernen. Reine Versuchs
betriebe wurden in die Unle::suchungen nicht einbezogen.
An dieser Stelle möchten wir Leitung, Betriebsrat, Werksarzt und Bergleuten der
beteiligten Zechen danken, die die Messungen in Planung und Ausführung för
derten. Besonderer Dank gebührt unseren Mitarbeitern, den Herren C. DEBERNITZ,
Grubensteiger, ]. SCHULZE-TEMMING-HANHOFF, Dipl.-Berging., A. SUTER,
cand. rer. pol., und H. WEISMANTEL, Grubensteiger.
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02. Methodik
02.01 Allgemeines
Die verwendeten Untersuchungsmethoden mußten im praktischen Betrieb be
währt sein, ihre Anwendung durfte den normalen Arbeitsablauf nicht behindern,
und eine Gefährdung der Arbeiter durch die verwendeten Geräte mußte aus
geschlossen sein. Selbstverständlich wurden nur solche elektrischen Geräte ein
gesetzt, die vom Oberbergamt Dortmund für den Einsatz in schlagwettergefähr
deten Grubengebäuden zugelassen waren.
*
Nachstehend beschreiben wir kurz die Untersuchungs methoden. Mit versehene
Fachausdrücke werden im Anhang kurz erläutert.
02.02 Auswahl der Arbeitsplätze und der Arbeiter
Die Arbeitsplätze wurden in enger Zusammenarbeit mit Zechenleitung, Werksarzt
und Betriebsrat ausgewählt. Der wesentliche Gesichtspunkt bei der Auswahl war
der Mechanisierungsgrad. Eine gewisse Rolle spielte auch die Flözmächtigkeit, da
aus technischen Gründen Untersuchungen bei geringerer Flözmächtigkeit als
0,9 m nicht möglich waren. Aus dem Kreis der in Frage kommenden Bergleute
wurden nur solche ausgewählt, die frei von Silikose, zwischen 20 und 40 Jahren
alt und seit längerer Zeit an ihrem Arbeitsplatz tätig waren. Die Bergleute stellten
sich nach Darlegung von Sinn und Zweck der Untersuchungen bereitwillig zur
Verfügung. Nach Möglichkeit wählten wir Arbeiter der Morgenschicht aus, in
einigen Fällen ließ es sich jedoch nicht vermeiden, Arbeiter der Mittagsschicht
heranzuziehen. An Arbeitstagen, denen ein Sonn- oder Feiertag vorausging,
wurden keine Untersuchungen vorgenommen, da an solchen Tagen mit einem
verstärkten Einarbeitungseffekt [7] gerechnet werden muß. Jeder Arbeitsplatz
wurde zweimal untersucht, in den meisten Fällen an zwei aufeinanderfolgenden
Tagen; nur in seltenen Fällen war ein Zwischenraum bis zu einer Woche erforder
lich.
02.03 Ärztliche Untersuchung
Die nach Auswahl der Arbeitsplätze in Frage kommenden Bergleute wurden in
unserem Institut ärztlich untersucht. Hierbei achteten wir vor allem auf organische
oder funktionelle Veränderungen des Herz-Kreislauf-Systems. Auch bei gering
von der Norm abweichenden Befunden wurde der Betreffende von den Arbeits
platzuntersuchungen ausgeschlossen. Außer der klinischen Untersuchung wurde
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der Leistungs-Puls-Index* gemessen sowie Blutdruck, Puls und Atemfrequenz im
Liegen, Stehen und nach Belastung festgestellt, zusätzlich - falls erforderlich - ein
Elektrokardiogramm geschrieben. Weiter bestimmten wir den Grundumsatz*, der
einerseits zur Berechnung der Arbeitskalorien * notwendig ist, andererseits durch
Vergleich mit dem Sollwert gewisse Krankheiten erkennen läßt. Ferner maßen wir
die Kraft der Oberarme und das Fassungsvermögen der Lungen nach maximaler
Einatmung (Vitalkapazität).
02.04 Durchführung und Auswertung der Arbeitsablaufstudien
Die Berechnung des Kalorienverbrauchs, der Arbeitspulse und weiterer Meß
größen der körperlichen Belastung während einer Schicht erfordert die Kenntnis
des Zeitaufwandes für die verschiedenen Tätigkeiten. Wir führten daher Arbeits
ablaufstudien durch. Hierbei verwendeten wir Stoppuhren mit Einteilung in Zeit
einheiten (1 ZE = 1/100 min). Die verschiedenen Tätigkeiten und Arbeitsunter
brechungen sowie deren Dauer wurden von dem den Arbeiter ständig beglei
tenden Beobachter registriert. Wir unterschieden Haupttätigkeiten, sonstige
Tätigkeiten, arbeitsablaufbedingte Wartezeiten, selbstgewählte Arbeitsunterbre
chungen und Essenpausen. Zu den Haupttätigkeiten rechneten wir alle Arbeiten,
die bei Gewinnung, Ausbau und Versatz im Sinne des Arbeitsauftrages zu ver
richten waren. Zu den sonstigen Tätigkeiten zählten Arbeitsvorbereitung und
Aufräumen des Arbeitsplatzes, Reparaturen, Herbeiholen von Werkzeug u. ä. Die
Zeiten für Seilfahrt sowie Fahrung zu Fuß und mit Personenzug wurden geson
dert registriert.
Arbeitsablaufbedingte Wartezeiten sind Unterbrechungen des normalen Arbeits
ablaufes durch technische oder organisatorische Störungen im Betrieb oder am
Arbeitsplatz des Untersuchten. Die übrigen Arbeitsunterbrechungen waren selbst
gewählt. Hierzu gehörten an sich auch die Essenpausen ; sie wurden trotzdem ge
trennt vermerkt, da es sich um tariflich festgelegte Pausen handelt.
Einzeltätigkeiten von weniger als 10 ZE Dauer wurden nicht aufgenommen. Der
artige Kurzzeiten treten im Bergbau nur selten auf und spielen bei unserer Frage
stellung keine Rolle.
Bei der Auswertung der Arbeitsablaufstudien wurden die absoluten und die pro
zentualen Gesamtzeiten der einzelnen Tätigkeiten und Arbeitsunterbrechungen
sowohl für die gesamte Schichtzeit als auch für die einzelnen Schichtstunden er
rechnet. Da die Fahrungszeiten von Zeche zu Zeche verschieden sind, außerdem
die Umweltbedingungen in der Strecke anders sind als im Streb, führten wir die
genannten Berechnungen für die Zeiten getrennt durch, die die Leute in der Strecke
bzw. im Streb zubrachten. Die Arbeitsablaufstudien enthielten auch den Zeitauf
wand für stets wiederkehrende und genau abgrenz bare Arbeiten, z. B. Setzen eines
Stempels, Vorhängen einer Kappe o. ä. Die große Zahl solcher Einzelzeiten, die
sogenannten Stückzeiten, erlaubten eine statistische Berechnung. Die statistischen
Maßzahlen bilden die Grundlage des Vergleiches verschiedener Mechanisierungs
verfahren.
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02.05 Die fortlaufende Registrierung der Pulsfrequenz
Die Messungen der Pulsfrequenz führten wir mit dem Transistor-Pulszähler nach
E. A. MÜLLER durch. Das Gerät wurde gegenüber der üblichen Bauweise etwas
abgeändert, um es in schlagwettergefährdeten Grubenbauen einsetzen zu können.
Die Tragweise des Pulszählers ist aus Abb. 1 ersichtlich.
Abb. 1 Tragweise des Pulszählers
Das Gerät wurde dank seinem geringen Gewicht (2000 g), das zudem nahe der
vertikalen Körperdrehachse befestigt war, und seinen geringen Abmessungen
(16,5 X 17 X 7 cm) von keinem der Bergleute als störend empfunden. Nach An
legen des Pulszählers vor der Schicht stellten wir den Puls im Liegen (= Ruhe
puls) fest. Von Schichtanfang an wurde fortlaufend die Pulszahl registriert, und
zwar vom gleichen Beobachter, der auch die Arbeitsablaufstudie aufnahm. Die
Pulszahl wurde bei jedem Wechsel der Tätigkeit notiert, spätestens jedoch nach
5 min.
Wir errechneten bei der Auswertung die Pulsschläge für die Minute Schichtzeit
bzw. Streb- und Streckenzeit sowie als Minutendurchschnittswert für jede
Schichtstunde. Die Pulswerte werden in diesem Bericht - soweit nicht besonders
vermerkt - immer als Arbeitspulse* angegeben; dadurch wird der Vergleich ver
schiedener Arbeitsplätze ermöglicht. Bei einer fortwährend ausgeübten Tätigkeit
soll die Arbeitspulsfrequenz im Durchschnitt einer 8-Stunden-Schicht nicht mehr
10
als 35 Schlägeimin betragen. Diesen Wert bezeichnet man als Dauerleistungs
grenze.
Pulsfrequenz und Energieumsatz stehen in bestimmter Beziehung. Hierbei spielt
auch die Leistungsfähigkeit des Untersuchten eine Rolle, die sich im Leistungs
Puls-Index (LPI) äußert. Die Optim:llfrequenz des Arbeitspulses ergibt sich aus
der Beziehung
A r b el. tsumsatz l. n k ca 11m·l n X L-P-I.
0,6
Der erhaltene Wert gilt für Arbeiten mit dem Fahrradergometer, bei denen der
Wirkungsgrad relativ hoch ist. In der Praxis wird der tatsächlich gefundene Ar
beitspuls/min immer höher liegen als die errechnete OptimaHrequenz. Außer dem
Energieumsatz bewirken noch andere Faktoren eine Pulszunahme. Im wesentlichen
sind dies:
1. Ermüdung; sie kommt vor allem bei sehr schweren Arbeiten in Frage, bei de
nen die Pulsfrequenz kein Plateau erreicht, sondern dauernd weiter ansteigt
und evtl. zur Erschöpfung führt.
2. Statische Haltearbeit*; hierbei wird bei geringem Kalorienverbrauch das Herz
Kreislauf-System besonders stark belastet.
3. Klima; je höher die Lufttemperatur, um so höher ist die Pulsfrequenz. Glei
ches gilt für die Luftfeuchtigkeit. Höhere Wettergeschwindigkeit dagegen
senkt die Pulsfrequenz. (Das Gesagte gilt nur für den von uns untersuchten
Klimabereich.)
4. Erhöhte Beanspruchung der Aufmerksamkeit.
Die hohe Pulsfrequenz bei statischer Haltearbeit muß als Folge muskulärer Er
müdung angesehen werden. Bei unseren Untersuchungen beeinflußten außer dem
Kalorienverbrauch die muskuläre Ermüdung bei statischer Haltearbeit und das
Klima die Pulsfrequenz am stärksten. Die Beanspruchung der Aufmerksamkeit
gewinnt mit zunehmender Mechanisierung an Bedeutung.
02.06 Messung des Kalorienverhrauches
Das Maß des Energieumsatzes sind die Kalorien. Ihre Messung erfolgte mit der
Gasuhr nach MÜLLER-FRANZ. Die Tragweise des Gerätes zeigt Abb. 2.
Die Gasuhr ist durch ihr relativ geringes Gewicht (3000 g) und ihre geringen Ab
messungen (27 X 20 X 11 cm) zu Untersuchungen in der Praxis sehr gut geeignet.
Bei der Untersuchung mit der Gasuhr atmet die Versuchsperson die Außenluft
durch den Ansaugstutzen des Ventilmundstückes ein. Die Ausatmungsluft wird
durch einen Faltenschlauch, der am Ausatemstutzen des Ventils sitzt, der Gasuhr
zugeführt, die die Menge registriert, außerdem 0,3 bzw. 0,6% in eine Gummiblase
leitet. Dieser Luftanteil wird in einen evakuierten Glaszylinder gesogen, dessen
Inhalt auf CO2- und 02-Gehalt analysiert wird. Aus diesen Meßwerten und der
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Abb. 2 Tragweise der Gasuhr
ausgeatmeten Luftmenge werden die Kilokalorien berechnet. Mit Hilfe der Ar
beitsablaufstudie lassen sich dann Kalorienverbrauch in der Schichtzeit und in
anderen beliebigen Zeitabschnitten berechnen.
Der Kalorienverbrauch des Menschen ist abhängig von der Schwere der geleiste
ten Arbeit, andere Einflußgrößen können weitgehend vernachlässigt werden. All
gemein gilt, daß in einer 8-Stunden-Schicht nicht mehr als 2000 Arbeitskalorien*
ausgegeben werden sollen. Diesen Wert bezeichnet man als Dauerleistungsgrenze ;
ihr gelegentliches Überschreiten ist belanglos.
02.07 Messung des Gewichtsverlustes
Durch Wägung des unbekleideten Bergmannes vor und nach der Schicht wurde
die Gewichtsdifferenz bestimmt. Weiterhin wurden Trink- und Nahrungsmenge
sowie der Urin gewogen. Diese Maße erlaubten dann die Berechnung des Ge
wichtsverlustes des Bergmannes während der Schicht; er kann als Maß des
Schweißverlustes angesehen werden. Ein geringer Anteil des Gewichtsverlustes
(im Durchschnitt 3,5%) wird durch den Energieumsatz verursacht. Dieser Fehler
liegt jedoch im Bereich der Wägeungenauigkeit und kann daher vernachlässigt
werden. Noch kleiner ist der Fehler, der durch die Wasserdampfabgabe mit der
Ausatemluft zustande kommt. Da die Luftfeuchtigkeit bei unseren Untersuchun-
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