Wyższy Urząd Górniczy

Poniatowskiego 31

40-055 Katowice

32 736 17 00

www.wug.gov.pl

Wyższy Urząd Górniczy

Zwalczanie zagrożenia

metanowego

w ścianach w aspekcie

sposobu ich

przewietrzania

Zwalczanie zagrożenia

metanowego

w ścianach w aspekcie

sposobu ich

przewietrzania

Katowice 2011

© Copyright by Wyższy Urząd Górniczy, Katowice 20

11

Opracowanie
Departament Górnictwa WUG

Opracowanie graficzne,
skład i łamanie
Anna Nowrot

Redakcja
Anna Swiniarska-Tadla

Druk broszury sfinansowano ze środków
Zakładu Ubezpieczeń Społecznych

Wyższy Urząd Górniczy
40-055 Katowice, ul. Poniatowskiego 3

1

www.wug.gov.pl
e-mail: [e-mail]

3

1

. Zagrożenie metanowe

Zagrożenie metanowe jest jednym z najgroźniejszych zjawisk

towarzyszących wydobyciu węgla kamiennego i złóż soli kamien-
nej. Obserwowany w ostatnich latach wzrost tego zagrożenia jest

bezpośrednio związany z rosnącą głębokością prowadzenia robót
górniczych. Złoża karbońskie, zwłaszcza w centralnej i południowej
części Górnośląskiego Zagłębia Węglowego, przykryte są nadkła-
dem warstw trzecio- i czwartorzędowych o znacznej miąższości

i niewielkiej przepuszczalności. Skutkuje to wysoką gazonośno-

ścią pokładów węgla i współwystępowaniem wolnego metanu, co
utrudnia eksploatację, stwarzając przy tym duże zagrożenie w trak-
cie prowadzenia robót górniczych. Powyższe czynniki, szczególnie
w ostatnich kilku latach, powodują także narastanie zagrożenia wy-

rzutami gazów i skał.

W latach 2002-20

1

0 miały miejsce 22 tragiczne w skutkach zda-

rzenia, w wyniku których 59 górników zginęło, 64 doznało ciężkich,
a 75 lekkich obrażeń ciała. Statystyka tych zdarzeń jest tragiczna,
głównie ze względu na liczbę ofiar śmiertelnych i wypadków cięż-
kich. Spowodowały one także ogromne szkody materialne.

Poniżej przedstawiono zdjęcia wyrobisk po wybuchu wykonane

podczas oględzin przeprowadzonych po tragicznych zdarzeniach

zaistniałych:

•

w KWK ,,Halemba”, w listopadzie 2006 r.

4

Bezpieczeństwo Twoje i Twoich współpracowników jest celem

nadrzędnym. Otaczający Cię metan w znacznym stopniu obniża po-
ziom tego bezpieczeństwa.

Pamiętaj! Bezpieczeństwo zależy

od każdego z nas, także od Ciebie.

•

w KWK „Mysłowice-Wesoła”, w styczniu 2008 r.

5

•

kontroluj skład atmosfery kopalnianej na okoliczność wy-

stępowania metanu,

•

obserwuj i reaguj na wskazania metanomierzy i innych

czujników pomiarowych (CO-mierzy, anemometrów itp.),

•

zwracaj baczną uwagę na lokalizację metanomierzy, na-

tychmiast reaguj na zauważone nieprawidłowości,

•

dbaj o właściwy stan pomocniczych urządzeń wentylacyj-

nych (strumienice, przegrody, nawiewki itp.),

•

utrzymuj właściwe gabaryty ruchowe wyrobisk odprowa-

dzających zużyte powietrze ze ściany,

•

„zapomnij” o używaniu otwartego ognia,

•

nie urabiaj kombajnem zwięzłych skał,

•

używaj właściwego sprzętu strzałowego i odpowiednich

materiałów wybuchowych, prawidłowo odpalaj ładunki
wybuchowe,

•

dbaj o właściwy stan urządzeń elektrycznych,

•

unikaj zbędnych nagromadzeń metanu, np. w niewypełnio-

nych pustkach w stropie wyrobisk, w nieprzewietrzanych
wnękach lub w niezlikwidowanych wyrobiskach.

Dlatego w miejscu pracy, w celu ograniczenia

zagrożenia metanowego:

Nie oszukuj metanomierzy! One spełnią swoją rolę, je-

żeli:

•

są zawieszone pod stropem wyrobiska, w miejscu wy-

maganym przepisami oraz określonym w dokumenta-
cji zabudowy czujnika,

•

nie kierujesz na nie powietrza ze strumienicy lub lut-

niociągu,

•

utrzymujesz je we właściwym stanie technicznym,

zwłaszcza te zabudowane przy organach urabiających.

!

6

Likwiduj chodniki przyścianowe wraz z postępem

ściany, a unikniesz:

•

niebezpiecznego nagromadzenia się metanu w bezpo-

średnim sąsiedztwie Twojego miejsca pracy,

•

powstania atmosfery niezdatnej do oddychania,

•

zagrożenia zawałowego.

Pamiętaj! Ty osobiście odpowiadasz za

bezpieczeństwo w miejscu pracy.

2. Sposób przewietrzania

ścian a zwalczanie zagrożenia

metanowego

2.

1

. Przewietrzanie ścian

Dominującym systemem przewietrzania ścian w kopalniach

węgla kamiennego jest system na „U”. Jest to najgorszy sposób
przewietrzania ścian w zagrożeniu metanowym, choć można uznać,
że zdecydowanie ułatwia walkę z zagrożeniem pożarem endoge-
nicznym. Zasadność stosowania sposobu przewietrzania wynika z
decyzji przedsiębiorców górniczych, często niestety dążących do

maksymalnego, bezwzględnego obniżania kosztów prowadzenia
kopalń. Zaprojektowanie systemu przewietrzania, ukierunkowane-

go na zwalczanie zagrożenia metanowego, powoduje konieczność
wykonania większej ilości robót przygotowawczych, a tym samym

wzrost kosztów i opóźnienie uruchomienia frontów ścianowych.

W roku 20

1

0 spośród

1

69 ścian prowadzących eksploatację w

pokładach metanowych, aż w

1

25 zastosowano system przewie-

!

7

trzania na „U” (74%). W 35 ścianach zastosowano system na „Y”

(2

1

%), a w 9 ścianach wykorzystano inne metody wentylacji, np. „Z”

i „H” (5%). Dane dotyczące metanowości bezwzględnej oraz spo-
sobu przewietrzania ścian przedstawia tabela:

Metanowość

bezwzględna

(m

3

CH

4

/min)

System przewietrzania

U

Y

Inny

od 0 do

1

36

5

6

pow.

1

do 5

50

7

1

pow. 5 do

1

0

22

6

0

pow.

1

0 do 20

1

2

1

2

1

pow. 20 do 40

5

3

0

pow. 40

0

2

1

SUMA

125

35

9

2.2. Sposoby zwalczania zagrożenia

metanowego

Monitoring i wykonywanie pomiarów.

W kopalniach węgla kamiennego są powszechnie stosowane

systemy monitoringu dyspozytorskiego, służące do kontroli para-
metrów bezpieczeństwa oraz produkcji.

Poprzez sieć zabudowanych czujników w wyrobiskach doło-

wych monitorowane są na bieżąco m.in.:

•

stężenia metanu i tlenku węgla,

•

prędkość przepływającego powietrza,

•

stan otwarcia lub zamknięcia tam wentylacyjnych,

•

praca wentylatorów głównych oraz przewietrzających ślepe

wyrobiska, zwłaszcza w III i IV kategorii zagrożenia metano-

wego,

•

praca pomp głównego odwadniania,

•

inne, określone przez kierownictwo kopalni.

8

Wykonywanie ręcznych pomiarów metanu w wyrobiskach, uzu-

pełniany monitoringiem automatycznym, jest najważniejszym dzia-
łaniem w zakresie możliwości rozpoznania skali występującego za-
grożenia.

Do tego celu służą przenośne metanomierze indywidualne, a

także szeroko już stosowane mierniki wielogazowe, których pod-
stawową zaletą jest prowadzenie stałego pomiaru stężeń gazów od

momentu ich załączenia.

Przykład wyświetlenia

mapy rejonu

wentylacyjnego wraz

z czujnikami

Metanomierze indywidualne

Miernik wielogazowy

9

Sposób wykonywania kontroli zawartości metanu.

1

. Zawartość metanu w powietrzu kontroluje się, przeprowadza-

jąc pomiary:
a) pod stropem wyrobiska,

b) nad obudową wyrobiska,
c) w miejscach możliwych wypływów lub gromadzenia się metanu.

2. Pomiar zawartości metanu pod stropem wyrobiska wykonuje

się nie niżej niż

1

0 cm od najwyższego miejsca niezabudowane-

go stropu, szczelnej obudowy lub okładziny obudowy.

3. Pomiar zawartości metanu nad obudową wyrobiska wykonuje

się w najwyższym dostępnym miejscu wyrobiska nad obudową.

W razie stwierdzenia w wyrobisku zawartości metanu powyżej

2% należy niezwłocznie wycofać ludzi z zagrożonych miejsc, wyłą-
czyć sieć elektryczną lub spowodować jej wyłączenie przez dyspo-

zytora, unieruchomić maszyny i inne urządzenia, zagrodzić wejścia
do tych wyrobisk, zawiadomić najbliższą osobę dozoru ruchu.

W przypadku stwierdzenia w wyniku przeprowadzonych po-

miarów nad obudową zawartości 5% metanu lub powyżej, należy
niezwłocznie wstrzymać roboty w wyrobisku, przeprowadzić do-

datkowe pomiary dla ustalenia rozmiarów nagromadzenia metanu i
miejsc wypływu metanu oraz podjąć działania mające na celu likwi-
dację zagrożenia.

Pamiętaj!

nie próbuj sam rozkręcać i naprawiać metanomierzy,

wykonuj rzetelnie pomiary metanu,

„szukaj” metanu nie tylko w miejscach określonych przepisami,

„szukaj” metanu zgodnie z doświadczeniami stosowanymi w
Twojej kopalni.

10

2.2.

1

. Środki wentylacyjne

System przewietrzania ścian określany jest na etapie projek-

towania, w zależności od sposobu udostępnienia poszczególnych
parcel pokładu. Jak już wspomniano, w polskim górnictwie domi-
nuje system przewietrzania z doprowadzeniem i odprowadzeniem
powietrza wzdłuż calizny węglowej, tzw. „U”. Sposób ten jest naj-

korzystniejszy z uwagi na zagrożenie pożarowe, natomiast jest naj-
mniej skuteczny przy przewietrzaniu ścian prowadzonych w warun-
kach wysokiego zagrożenia metanowego.

Na rys.

1

a) pokazano sytuację, gdy obydwa chodniki zostały

wcześniej wydrążone i całkowita ilość powietrza (bez strat) zostaje
doprowadzona do ściany z wyjątkiem jej górnej części.

Doświeżanie w chodniku nadścianowym zapewnia intensywne

przewietrzanie górnego odcinka ściany. Ponadto sposób ten ze-

zwala na wcześniejsze wprowadzenie odmetanowania, zaś istnienie
chodnika nadścianowego za czołem ściany umożliwia długotrwałą
eksploatację otworów odmetanowania.

Na rys.

1

b) pokazano sytuację podobną, lecz bez możliwości

doświeżania, a prowadzenie odmetanowania możliwe jest dopiero
za czołem ściany.

Rys.

1 - najczęściej spotykane sposoby przewietrzania ścian

11

Na rys.

1

c) powietrze do ściany doprowadzane jest chodnikiem

sąsiadującym ze zrobami. Powoduje to ucieczki powietrza wymy-
wające metan ze zrobów, co stwarza poważne zagrożenie w górnej
części ściany. Doświeżanie powietrza górnym chodnikiem poprawia
nieco sytuację, lecz nieszczelność zrobów powoduje stały wzrost

koncentracji metanu, osiągając najwyższe wartości na wylocie ze
ściany. W tym przypadku można wprowadzić wcześniej odmetano-
wanie i utrzymywać otwory przez dłuższy czas eksploatacji przy
dużej efektywności odmetanowania.

Na rys.

1

d) chodnik wentylacyjny wykonano wcześniej, ale

chodnik, którym doprowadzane jest świeże powietrze, sąsiaduje ze
zrobami. Nieszczelne ociosy powodują ucieczki powietrza, które
wymywa metan ze zrobów, oddalając go od ściany, zaś doświeża-
nie zmniejsza zagrożenie w górnej części ściany. Odmetanowanie
można tutaj wprowadzić przed czołem ściany i utrzymywać go za
czołem ściany z dużą efektywnością.

Na rys.

1

e), oprócz zmniejszenia ilości powietrza płynącego do

ściany, istnieje możliwość gromadzenia się metanu przy drążeniu chod-
nika nadścianowego. Wiercenie otworów drenażowych możliwe jest
tylko za czołem ściany, przez co nie wykorzystuje się okresu maksy-

malnego wypływu metanu, co zmniejsza efektywność odmetanowania.

Na rys.

1

f) oraz

1

g) przedstawiono sytuacje, w których, z uwagi

na likwidację chodnika nadścianowego wraz z postępem ściany, na-
stępuje wymywanie metanu ze zrobów, stwarzając poważne zagro-

żenie w górnym odcinku ściany. Odwiercone otwory drenażowe w
chodniku nadścianowym przed czołem ściany są likwidowane wte-

dy, kiedy mają największą wydajność.

W górnictwie znajduje zastosowanie sposób eksploatacji i prze-

wietrzania przedstawiony na rys.

1

h). Wymaga on wykonania dodat-

kowo chodnika nadścianowego równoległego. Sposób ten stosuje
się głównie przy wysokich metanowościach. Chodnik równoległy
drąży się w odległości od 6 do

1

5 m od chodnika nadścianowego,

łącząc je z sobą przecinkami, np. co 50 m. W tym przypadku po-

12

wietrze bez strat dopływa do ściany i w górnej części przepływa
przez zroby do chodnika nadścianowego, skąd przecinką A płynie
do chodnika równoległego, oddalając strefę wzmożonego wypływu
metanu od czoła ściany. Po dojściu czoła ściany do następnej prze-
cinki powietrze jest odprowadzane przecinką B, a odcinek chodnika

nadścianowego pomiędzy przecinkami rabuje się i przed przecinką

B otamowuje. W przecince A buduje się tamę izolacyjną, spoza któ-
rej odsysa się mieszankę metanowo-powietrzną do rurociągu od-
metanowania umieszczonego w chodniku równoległym, z którego
także wierci się otwory drenażowe nad eksploatowaną ścianę.

Jednym z najbardziej istotnych czynników ukierunkowanych na

zwalczanie zagrożenia metanowego jest, na etapie sporządzania pro-

jektu ściany, ustalenie niezbędnej, minimalnej ilości powietrza do-
prowadzanego do ściany, która umożliwi bezpieczne prowadzenie

robót w obliczu wydzielającego się do środowiska ściany metanu.

Pamiętaj!

• dbaj o stan tam wentylacyjnych w rejonach wentylacyjnych,

szczególnie przy ścianach,

• nigdy nie otwieraj dwóch tam wentylacyjnych jednocześnie

– myśl o tym zarówno podczas przechodzenia załogi, jak i
podczas wykonywania transportu materiałów.

2.2.2. Pomocnicze urządzenia wentylacyjne

W rejonach skrzyżowań ścian z chodnikami przyścianowymi

stosowane są układy pomocniczych urządzeń wentylacyjnych.

Konfiguracja zabudowy takich urządzeń jest najbardziej rozbu-

dowana w ścianach przewietrzanych na „U”. Podstawowym środ-

kiem, stosowanym w tym zakresie, jest przegroda wentylacyjna ze
śluzą wentylacyjną, zabudowana w wyrobisku przyścianowym z

prądem powietrza odprowadzanym ze ściany. Ma ona za zadanie
skierowanie maksymalnej ilości powietrza wypływającego ze ściany
w rejon miejsca likwidacji wyrobiska za ścianą.

13

Powinna ona być tak zabudowana, aby pole przekroju poprzecz-

nego wyrobiska między przegrodą a ociosem przeciwległym do
ściany nie było mniejsze niż 4 m

2

, a odległość między przegrodą

a tym ociosem, mierzona w środku wysokości wyrobiska, nie była
mniejsza niż

1

,5 m.

Przy doborze pomocniczych urządzeń wentylacyjnych uwzględ-

nia się prognozę wydzielania metanu ze zrobów ściany w rejonie
skrzyżowania z wyrobiskiem przyścianowym z prądem powietrza

wypływającym ze ściany. Rodzaj i ilość przedmiotowych urządzeń
są na bieżąco korygowane w zależności od kształtowania się zagro-
żenia metanowego.

Układ pomocniczych urządzeń wentylacyjnych najczęściej roz-

budowuje się o:

•

wentylatory elektryczne lub pneumatyczne wraz z lutniociągami,

•

strumienice (inżektory),

•

nawiewki kierunkowe (kierownice),

•

węże perforowane.

Przy stosowaniu pomocniczych urządzeń wentylacyjnych należy

przestrzegać następujących zasad:
a) wszystkie urządzenia powinny tworzyć spójny system przewie-

trzania do zwalczania za-

grożenia metanowego,

b) pomocnicze urządzenia

wentylacyjne

powinny

pracować w sposób cią-

gły i stabilny, zapewniający
skuteczne zwalczanie za-
grożenia metanowego,

c) wszelkie prace związane

z przebudową lub zmianą

lokalizacji pomocniczych
urządzeń wentylacyjnych
(z wyjątkiem strumienic)

Przykładowy schemat zabudowy

pomocniczych urządzeń wentylacyjnych w

rejonie skrzyżowania ściany z wyrobiskiem

przyścianowym, którym odprowadzane jest

powietrze ze ściany.

14

muszą być dokonywane pod nadzorem osoby dozoru ruchu
oraz przy spełnieniu następujących warunków:

•

wszystkie urządzenia elektryczne w ścianie oraz chodniku

przyścianowym w prądzie powietrza odprowadzanym ze
ściany muszą być wyłączone spod napięcia,

•

w trakcie przebudowy pomocniczych urządzeń wentylacyjnych

w ścianie nie mogą być prowadzone żadne czynności
technologiczne (urabianie, przesuwanie sekcji rabowanie itp.),

•

rozpoczęcie oraz zakończenie przebudowy pomocniczych

urządzeń wentylacyjnych należy zgłosić do dyspozytora

metanometrii,

d) wszelkie usterki i wady w działaniu pomocniczych urządzeń

wentylacyjnych powinny być natychmiast usuwane przy

zatrzymanych procesach technologicznych i przy wyłączonych
spod napięcia urządzeniach elektrycznych w ścianie i wyrobisku
przyścianowym.

•

dbaj o stan pomocniczych urządzeń wentylacyjnych,

•

natychmiast zgłaszaj przełożonym wszelkie awarie lub

usterki zauważone w pracy tych urządzeń,

•

nie wyłączaj samowolnie zasilania pomocniczych urzą-

dzeń wentylacyjnych,

•

nie zmieniaj samowolnie miejsca ich zabudowy.

Pamiętaj!

2.2.3. Odmetanowanie górotworu

Zgodnie z obowiązującymi przepisami, w zakładach górniczych

eksploatujących pokłady zaliczone do IV kategorii zagrożenia me-
tanowego stosuje się odmetanowanie górotworu, przy czym, w

przypadkach uzasadnionych analizą stanu warunków wentylacyj-
no-metanowych i prognozą metanowości, można nie stosować
odmetanowania, o ile przestrzegane będą warunki gwarantujące
bezpieczeństwo pracy i ruchu zakładu górniczego, ustalone przez
kierownika ruchu zakładu górniczego.

15

W roku 20

1

0 w polskich kopalniach z pokładów metanowych

wydobyto 60,8 mln ton węgla, tj. ok. 79,9 % ogółu wydobycia. Spo-
śród 22 kopalń prowadzących eksploatację w pokładach metano-
wych (w których stwierdzono wydzielanie się metanu), w

1

9 w

sposób ciągły stosowano odmetanowanie za pomocą

1

6 powierzch-

niowych i 5 dołowych stacji odmetanowania.

Biorąc pod uwagę okres ujmowania gazu, można wydzielić na-

stępujące sposoby odmetanowania:

•

wyprzedzające, prowadzone przed rozpoczęciem górniczej

eksploatacji pokładów, w górotworze o nienaruszonej pier-

wotnej metanowości i nienaruszonej strukturze,

•

eksploatacyjne, prowadzone równocześnie z eksploatacją

węgla w górotworze, w którym naturalna równowaga złoża

została naruszona, a sam proces odmetanowania prowadzo-
ny jest w skałach o zmiennym w czasie stanie naprężeń,

•

ujęcie metanu z otamowanych przestrzeni - ujęcia gazu z

zaizolowanych wyrobisk, w których utrzymuje się wysoka

koncentracja metanu. Odmetanowanie starych zrobów ce-

chuje na ogół mała intensywność lecz długi okres trwania.

Z punktu widzenia bezpiecznego prowadzenia ścian w warun-

kach wysokiego zagrożenia metanowego, największą istotę stanowi

odmetanowanie eksploatacyjne. Biorąc pod uwagę prowadzenie tej
profilaktyki w zależności od sposobu przewietrzania ścian, najwięk-

szą efektywność odmetanowania, dochodzącą nawet do 80%, uzy-

Powierzchniowa stacja odmetanowania

16

skuje się przy prowadzeniu ścian przewietrzanych systemem na „Y”

lub jego modyfikacji.

W tym przypadku istnieje możliwość eksploatacji otworów

metanowych także za frontem ściany, bezpośrednio znad zrobów
ściany.

Odmetanowanie w ścianach przewietrzanych systemem na

„U” charakteryzuje się niską efektywnością (ok. 30%). Spowodo-

wane jest to koniecznością likwidacji stanowisk odmetanowania

przed frontem ściany. W niektórych przypadkach stosuje się zabieg
pozostawiania stanowisk za ścianą, w zlikwidowanym wyrobisku
przyścianowym, przy czym czynności te wymagają wykonania od-
powiedniego zakresu prac, ukierunkowanych na utrzymanie w jak
najdłuższym czasie możliwości eksploatacji otworów.

Najlepsze efekty odmetanowania uzyskujemy poprzez wykony-

wanie chodników drenażowych, przebiegających od kilku do kilku-

nastu metrów nad parcelą ściany.

•

zwracaj uwagę na rurociągi i urządzenia odmetanowania,

zabudowane w wyrobiskach – oznaczone żółtym kolo-
rem,

•

natychmiast zgłaszaj przełożonym wszelkie awarie lub

usterki zauważone w pracy tych urządzeń,

•

w instalacji odmetanowania występuje podciśnienie – ni-

gdy nie manipuluj przy zaworach i zasuwach, nie demontuj
połączeń i łańcuchów, gdyż może to spowodować zasy-

sanie powietrza do instalacji i obniżenie stężenia metanu
w rurociągu do wartości wybuchowych – czynności te
mogą wykonywać tylko odpowiednie służby odmetano-

wania.

Pamiętaj!

Wyższy Urząd Górniczy

Poniatowskiego 31

40-055 Katowice

32 736 17 00

www.wug.gov.pl

Wyższy Urząd Górniczy

Stan bezpieczeństwa

przy wykonywaniu

robót strzałowych

w górnictwie

odkrywkowym