Metan

Metan jest gazem bezbarwnym, bez smaku i zapachu. Jest lżejszy od powietrza i dlatego gromadzi się głównie pod stropem wyrobisk.

Metan wydziela się z pokładów węgla oraz ze skał otaczających w sposób powolny, intensywnie w postaci fukaczy lub w sposób nagły w postaci wyrzutów pod dużym ciśnieniem, powodując równocześnie wyrzucenie dużej ilości urobku. Gromadzi się również w zrobach, skąd wypływa z innymi gazami w czasie zniżki barometrycznej.

Metan jest obojętny dla organizmu ludzkiego, lecz tylko do pewnej granicy. Przy dużej ilości wypycha powietrze z wyrobiska, powodując powstanie atmosfery ubogiej w nawet, beztlenowej. Zawartość powyżej 30% metanu w wyrobisku kopalnianym granicę niebezpieczną dla człowieka, gdyż zawartość tlenu spada poniżej 15% (5% wypiera z powietrza 1% tlenu).

Przy zbliżaniu się wyrobiskami do pokładów metanowych lub wyrobisk i zrobów, w których spodziewane jest nagromadzenie metanu, przodek wyro­biska powinien być stale wyprzedzony o 4 m co najmniej jednym otworem badawczym.

Strefę, w której obowiązuje wykonywanie otworów badawczych, ich dłu­gość, liczbę i kierunki wyznacza kierownik działu robót górniczych w poro­zumieniu z kierownikiem działu wentylacji.

Zakres i częstotliwość pobierania prób powietrza do analizy chemicznej z otworów badawczych i wyrobiska ustala kierownik działu wentylacji.

Metan jest gazem wybuchowym w granicach od 5 do 15%, a poniżej 5% oraz przy 15% jest gazem palnym. Najsilniejszy wybuch następuje przy zawartości CH₄ 9,5%. Temperatura zapłonu metanu wynosi 650 °C, a temperatura wybuchu 2600 °C.

Metan można wykryć w powietrzu kopalnianym metanomierzami indywidualnymi oraz benzynową lampą wskaźnikową, której obecnie nie stosuje się do jego wykrywania. Roboty strzelnicze wolno prowadzić:

• MW skalnymi i węglowymi do zawartości 0,5% CH4, a przy zastosowaniu zapalarek z blokadą metanometryczną do zawartości 1 % metanu,

• MW metanowymi do zawartości 1% CH4,

• MW metanowymi specjalnymi do zawartości 1,5% CH4.

Przy strzelaniu metodą Armstrong roboty strzelnicze wolno prowadzić do zawartości 2 % CH₄.

Podstawowym przyrządem do wykrywania natychmiastowego metanu są metanomierze w które w zakładach górniczych wyposażone są osoby dozoru ruchu, przodowi, strzałowi, metaniarze i inne osoby przeszkolone, przeprowadzające pomiary ze względu na wykonywaną pracę.

Oprócz pomiarów indywidualnych w kopalniach metanowych II, III i IV kategorii zagrożenia metanowego stosuje się pomiary automatyczne zawartości metanu w powietrzu kopalnianym. Czujniki metanomierzy wyłączających i rejestrujących, instalowane są w podziemiach kopalni według ustaleń inżyniera wentylacji, przekazują wyniki pomiarów do dyspozytora metanometrii, który je obserwuje i zawiadamia właściwe osoby dozoru ruchu

Metanomierze indywidualne

Ze względu na sposób działania wyróżnia się dwie grupy metanomierzy:

- interferencyjne,

- działające na zasadzie katalitycznego spalania metanu.

W metanomierzach interferencyjnych typu SZi-3, MG-I i MG-3 (rys 11) badanie zawartości gazu w powietrzu kopalnianym polega na pomiarze różnicy współczynników załamania światła gazu badanego i powietrza czystego.

Metanomierze te mają komory porównawcze wypełnione czystym powietrzem i komorę

pomiarową, do której zasysa się powietrze badane. Znajdująca się w lunecie podziałka

pozwala na określenie zawartości metanu od 0 do 6%.

W celu wyeliminowania wpływu innych gazów znajdujących się w powietrzu kopalnianym na wyniki pomiaru metanu, metanomierze wyposażone są w pochłaniacze CO₂ i wilgoci.

Niezależnie od pomiaru metanu, metanomierzami interferencyjnymi można również przeprowadzić pomiary dwutlenku węgla

Przy pobieraniu metanomierza przed zjazdem należy przeprowadzić kontrolę:

- zewnętrznego stanu metanomierza,

- szczelności pompki

- szczelności metanomierza,

- oświetlenia i układu optycznego,

- zerowania przyrządu

Pomiar metanu przeprowadza się w ten sposób, że w wyrobiskach niskich króciec wlotowy do metanomierza umieszcza się w miejscu pomiaru i naciska 5-krotnie pompkę gumową. Następnie przyciska się przycisk włączający żarówkę i odczytuje przez okular położenie na podziałce prążka zerowego. Przesunięcie prążka zerowego w prawo względem skali jest miernikiem stężenia metanu w badanym powietrzu.

W przypadku wyrobisk wysokich nakłada się na króciec wlotowy metanomierza wężyk gumowy i dodatkowo na każde 20 cm wężyka wykonujemy jedno naciśnięcie pompki gumowej; np. przy wężyku długości 1 m należy dodatkowo nacisnąć pompkę pięć razy.

Przy pomiarze dwutlenku węgla najpierw mierzy się zawartość metanu w miejscu pomiaru CO₂. Następnie, po odłączeniu pochłaniacza CO₂, przeprowadza się w tym samym miejscu drugi pomiar, który jest sumą zawartości metanu i dwutlenku węgla. Różnica wyników obu pomiarów oznacza zawartość dwutlenku węgla w badanej atmosferze. Na przykład:

• pomiar 0,2% CH₄

• pomiar 0,5 CH₄ + C0₂, stężenie C0₂ = 0,5 - 0,2 = 0,3%.

Metanomierze katalitycznego spalania (metanomierze ciągłego spalania)

Są to przyrządy przeznaczone do oznaczania stężenia metanu w powietrzu kopalnianym. Oznaczenie stężenia metanu polega na spaleniu metanu w komorze pomiarowej metanomierza. Ciepło powstające w wyniku spalania metanu powoduje naruszenie równowagi elektrycznej układu mostkowego.

Na skutek tego następuje wychylenie się wskazówki, miernika lub wyświetlenie się cyfr na czytniku. Przykładem metanomierzy działających na tej zasadzie są VM-lp, VM-1z, M-1C, VM-1m.

Obecność innych gazów palnych w badanym powietrzu np. CO, H₂ powoduje błędne wskazanie poprzez zaniżanie wskazania, co prowadzi do błędnej oceny zgrożenia metanowego.

Do grupy metanomierzy działających na zasadzie katalitycznego spalania metanu należą powszechnie stosowane, obecnie w kopalniach, metanomierze typu VM-lp, M-lc, M-1ca, VM-1m.

Metanomierz typu VM -lp wyposażony jest w mostek Wheatstone'a (rys.3), którego jedną gałąź tworzą platynowane spiralki: aktywna i bierna, a drugą kalibrowane oporniki. Miernik wskazówkowy włączony jest w przekątną mostka. Metan spala się tylko na spiralce aktywnej, powodując wzrost jej oporu i przez to niezrównoważeni napięciowe mostka, proporcjonalne do stężenia metanu w powietrzu. Rozróżnia się trzy zakresy pomiaru:

• podstawowy od 0 do 5%; wskazówka wychyla się na prawo i zatrzymuje na skali przy odpowiedniej liczbie;

• zakres od 0 do 15%; wskazówka wychyla się na prawo i zatrzymuje się na prawym czerwonym polu;

• zakres powyżej 15%; wskazówka wychyla się najpierw w prawe skrajne położenie, następnie wraca w lewe skrajne położenie i zatrzymuje się w polu czerwonym; czas przejścia wskazówki z prawego do lewego skrajnego położenia wynosi około 4 s.

Przy pobieraniu metanomierza przed zjazdem należy przeprowadzić kontrolę:

• stanu zewnętrznego;

• stopnia naładowania akumulatora metanomierza - przy zwarciu częścią metalową króćca pomiarowego i śruby mocującej pasek; wskazówka powinna się wychylać co najmniej do pola zielonego skali miernika - świadczy to o prawidłowym naładowaniu metanomierza;

• zerowania; w tym celu naciska się na przycisk pomiarowy wskazówka powinna się ustawić na punkcie zerowym skali.

W wyrobisku, gdzie nie zachodzi konieczność stosowania wężyka, króciec metanomierza umieszcza się w miejscu pomiaru i naciska pięciokrotnie pompkę gumową, a następnie po 2 s naciska się przez 4 s przycisk pomiarowy.

Wynik pomiaru należy odczytać w momencie maksymalnego wychylenia się wskazówki miernika. W przypadku stosowania wężyka pompuje się pompką dodatkowo na każde 20 cm wężyka jeden raz. Na przykład przy wężyku długości 1 m należy pompkę nacisnąć 5 razy.

Metanomierze M-lc, M-lca (rys 4)

Dane techniczne

Zasady działania, katalityczne spalanie metanu

Zakres pomiarowy 0,3 -.5% CH4

Zakres indykacji. 5 - 9,9% z orientacyjnym wskazaniem do 100%

• świeci się czerwona dioda LED

• liczba pomiarów, minimum 200 o czasie trwania około 3 s każdy

Kontrola metanomierza

1. Oględziny zewnętrzne: stan obudowy gumowej, czystość króćca wlotowegozarysowania pokrywy wyświetlacza, działanie przycisku pomiarowego. Wskazania metanomierza w czystym powietrzu; naciskamy co najmniej trzykrotnie pompkę, przyciskamy przycisk pomiarowy na czas 4 sek i na wyświetlaczu powinno się wyświetlić od 0,0% do 0,3%. Stan naładowania:

• dioda LED żółta ocenia stopień naładowania akumulatora,

• akumulator prawidłowo naładowany, dioda nie świeci,

• akumulator częściowo rozładowany, dioda zapala się na czas 3 sek i gasn:t

akumulator rozładowany - dioda świeci ciągle.

Pomiar metanu

• naciskamy i zwalniamy co najmniej 5-krotnie pompkę metanomierza,

• po 2 sek naciskamy na przycisk pomiarowy na okres około 3 do 4 sek,

• na wyświetlaczu pojawia się stan przepełnienia EE a po około 3 s zapis dokonanego pomiaru,

• przy zawartości metanu powyżej 9,9% wyświetlacz zostaje wygaszony i zapala się dioda czerwona LED.

W przypadku stosowania wężyka gumowego naciskamy dodatkowo pompkę 1 raz na każde 20 cm wężyka.

Różnica pomiędzy metanomierzami M-lc i M-lca polega na tym, że w metanomierzu M-1ca w czasie pomiaru zapala się na wyświetlaczu zielona dioda LED, a w metanomierzu M-1c stan przepełnienia EE.

Metanomierz sygnalizacyjny MTS-1

Metanomierz sygnalizacyjny MTS-1 jest przyrządem elektronicznym służącym do ciągłego pomiaru i wskazywania stężeń metanu w powietrzu oraz alarmowania w przypadku przekroczenia nastawionych wartości stężenia.

Dane techniczne:

Zasada działania pomiar katalityczny ciągły

Zakres pomiarowy 0-5% metanu z sygnalizacją przekroczenia zakresu

Klawiatura 4 klawisze membranowe

Komunikacja z użytkownikiem wyświetlacz 4-cyfrowy, 7 - segmentowy

Czas pracy około 36 godz, w tym 1 godz. Alarmu

Progi alarmowe 2 progi-ostrzegawczy i główny, nastawiane z dokł.0,01% metanu

Dokładność pomiaru 0,1 % metanu

Sygnalizacja akustyczna - przerywany sygnał dźwiękowy syreny oraz miganie wyświetlaczem LED

Wymiary 185x75x60 mm

Masa 1,0 kg

Stężenie metanu w powietrzu mierzy przetwornik katalityczny działający w układzie mostka Wheatstone'a. Sygnał różnicowy z mostka podawany jest na wzmacniacz pomiarowy i stanowi sygnał wejściowy dla przetwornika pomiarowego na płycie mikroprocesora. Mikroprocesor pobiera informacje z przetwornika, porównuje z progami alarmowymi i w razie przekroczenia sygnalizuje optycznie i akustycznie.

Wykrycie przez metanomierz stężenia metanu w powietrzu o wartości wyższej niż ustawiona na progu alarmowym, wywołuje alarm polegający na załączaniu się przerywanego sygnału dźwiękowego (po przekroczeniu progu pierwszego) oraz dodat­kowo pulsacyjnym miganiu wyświetlacza LED (po przekroczeniu progu drugiego).

Metanomierz przed rozpoczęciem pracy powinien być naładowany do napięcia od 4,8 do 5,V.

W przypadku spadku napięcia poniżej 4,6V układ zaczyna co pewien czas wysyłać sygnał dźwiękowy, a przy spadku napięcia poniżej 4,4V metanomierz automatycznie się wyłącza.

W polach metanowych prowadzi się kontrolę zawartości metanu w powietrzu metanomierzami prze­nośnymi, w wyrobiskach znajdujących się w polach metanowych II-1V kategorii sto­suje się kontrolę zawartości metanu w powietrzu oraz zabezpieczenia urzą­dzeń elektrycznych za pomocą urządzeń metanometrii automatycznej, przy czym dla nowo budowanych central stosuje się systemy zabezpieczeń meta­nometrycznych, umożliwiające ciągły pomiar i rejestrację zawartości meta­nu oraz wyłączenie urządzeń elektrycznych w czasie nie dłuższym niż 15 sekund.

Prowadząc eksploatację złóż (pokładów) zaliczonych do II stopnia zagroże­nia tąpaniami i równocześnie do II-1V kategorii zagrożenia metanowego, stosuje się systemy zabezpieczeń metanometrycznych, umożliwiające po­miar i rejestrację zawartości metanu oraz wyłączenie urządzeń elektrycz­nych w czasie nie dłuższym niż 60 sekund. Przy prowadzeniu eksploatacji złóż (pokładów) zaliczonych do III stopnia zagrożenia tąpaniami i równocześnie zaliczanych do 1I-IV kategorii zagrożenia metanowego stosuje się systemy zabezpieczeń metanometrycznych, umożliwiające ciągły pomiar i rejestrację zawartości metanu oraz wyłączenie urządzeń elektrycz­nych w czasie nie dłuższym niż 15 sekund.

Metanometria automatyczna

Czujniki metanomierzy

W systemach metanometrii automatycznej i zabezpieczeń metanometrycznych urządzeń elektrycznych stosuje się metanomierze:

• wyłączające spod napięcia urządzenia elektryczne,

• rejestrujące wyniki pomiarów zawartości,

• wyłączająco-rejestrujące.

Metanomierze wyłączające spod napięcia urządzenia elektryczne, stanowiące autematyczne zabezpieczenie metanometryczne urządzeń elektrycznych, powinny:

• samoczynnie wyłączać spod napięcia urządzenia elektryczne, gdy zawar­tość metanu w powietrzu przekroczy dopuszczalną wartość, z wyjątkiem urządzeń dopuszczonych do pracy przy dowolnej zawartości metanu,

• sygnalizować świetlnie lub akustycznie w dyspozytorni metanometrycznej albo w miejscu zabudowy metanomierza przekroczenia dopuszczalnych zawartości metanu w powietrzu,

• wskazywać lub rejestrować w dyspozytorni metanometrycznej lub w miej­scu zabudowy metanomierza zawartość metanu w powietrzu.

Metanomierze rejestrujące, stosowane dla automatycznej kontroli zawarto­ści metanu w powietrzu, powinny:

• rejestrować w dyspozytorni metanometrycznej zawartości metanu w wy­robiskach,

• sygnalizować świetlnie lub akustycznie w dyspozytorni metanometrycznej albo w miejscu zabudowy metanomierza przekroczenia dopuszczalnych zawartości metanu w wyrobiskach.

Metanomierzami wyłączająco-rejestrującymi zabezpiecza się urządzenia elek­tryczne zainstalowane w ścianie oraz w wyrobiskach przyścianowych.

W razie przekroczenia zawartości 2% metanu w powietrzu wypływającym ze ściany lub zawartości 1% metanu w powietrzu dopływającym do ściany, metanomierze powinny wyłączać spod napięcia urządzenia elektryczne za­budowane:

• w ścianie,

• w wyrobisku przyścianowym z prądem powietrza wypływającym ze ścia­ny,

• w wyrobisku przyścianowym z prądem powietrza dopływającym do ścia­ny, na odcinku co najmniej 10 m od wlotu do ściany.

Czujniki metanomierzy kontrolujące zawartość metanu w prądzie powietrza wypływającego ze ściany zabudowuje się pod stropem:

• w wyrobisku przyścianowym - w odległości nieprzekraczającej 10 m od wylotu ze ściany, jeżeli na wylocie nie łączą się prądy powietrza,

• w ścianie - w odległości 2 m od wyrobiska przyścianowego, jeżeli na wylocie łączą się prądy powietrza.

Czujnik metanomierza kontrolujący zawartość metanu w prądzie powietrza dopływającym do ściany zabudowuje się pod stropem w ścianie, w odległo­ści nie większej niż 10 m od wyrobiska przyścianowego.

W wyrobiskach przewietrzanych za pomocą lutniociągów zabudowuje się metanomierze wyłączająco-rejestrujące, kontrolujące zawartość metanu pod stropem wyrobiska.

Czujniki metanomierzy zabudowuje się:

A.

• przy przewietrzaniu przodka lutniociągiem tłoczącym - w odległości nie większej niż 10 m od czoła przodka, w miejscu stwierdzanych najwięk­szych zawartości metanu, w wyrobiskach o długości większej niż 15 m,

• przy przewietrzaniu przodka lutniociągiem ssącym między wlotem do lutni ssącej a czołem przodka - w odległości nie większej niż 6 m od czoła przodka, w wyrobiskach o długości większej niż 15 m.

Czujniki te powinny powodo­wać wyłączenie:

• kombajnów chodnikowych - przy przekroczeniu zawartości 1 % metanu w powietrzu,

• maszyn i innych urządzeń z napędem elektrycznym, zainstalowanych w wyrobiskach przewietrzanych za pomocą lutniociągów - przy przekro­czeniu zawartości 2% metanu w powietrzu.

B.

• w odległości od 10 m do 15 m od skrzyżowania z wyrobiskiem przewie­trzanym opływowym prądem powietrza, w wyrobiskach o długości większej niż 25 m.

Czujniki te powinny powodo­wać wyłączenie:

• urządzeń elektrycznych zainstalowanych w wyrobisku przewietrzanym lutniociągiem tłoczącym - przy przekroczeniu zawartości 2% metanu w powietrzu,

• urządzeń elektrycznych zainstalowanych w wyrobisku przewietrzanym lutniociągiem ssącym - przy przekroczeniu zawartości 1% metanu w po­wietrzu.

W wyrobisku korytarzowym przewietrzanym wentylacją lutniową kombinowaną, z zastosowaniem instalacji odpylającej, dodatkowo zabudowuje się metanomierze wyłączające urządzenia elektryczne w tym wyrobisku, przy przekroczeniu 1% zawartości metanu w powietrzu. Czujniki metanomierzy wyłaczających urządzenia elektryczne zabudowuje się:

• w strumieniu powietrza wypływającego z instalacji odpylającej,

• pod stropem wyrobiska, w strefie między wylotem strumienia powietrza z zasadniczego lutniociągu tłoczącego

Zawartość metanu na wylocie z rejonów wentylacyjnych, w których prowa­dzone są roboty wybierkowe, oraz w szybach wentylacyjnych kontroluje się metanomierzami rejestrującymi.

Pomiar zawartości metanu w rejonie wentylacyjnym, w którym prowadzone są roboty wybierkowe, dokonują czujniki metanomierza rejestrującego pod stropem wyrobiska w prądzie wylotowym ze ściany lub zespołu ścian mię­dzy wylotem ostatniej ściany a skrzyżowaniem z innym, czynnym wentyla­cyjnie wyrobiskiem.

Stosując inne systemy wybierania niż ścianowe, rozmieszczenie czujników metanomierzy automatycznych oraz zasięg i zakres wyłączania urządzeń elek­trycznych ustala kierownik działu wentylacji.

W szybach (szybikach) przewietrzanych za pomocą lutniociągów zabudo­wuje się czujniki metanomierzy wyłączająco-rejestrujących:

• co najmniej 10 m poniżej zrębu szybu lub poziomu przy wentylacji tłoczą­cej.

Czujniki te powinny:

• wyłączać urządzenia elektryczne w szybach oraz 10-metrowej strefie od wylotu szybu, z wyjątkiem wentylatorów i urządzeń przeznaczonych do jazdy ludzi,

• powodować w 10-metrowej strefie od wylotu szybu uruchomienie sygna­lizacji ostrzegawczej.

• przy wentylacji ssącej w lutniociągu przed wentylatorem,

• pod pomostem roboczym.

Pomiar zawartości metanu w szybie wentylacyjnym wykonuje się w prądzie wylotowym całkowitym, co najmniej 10 m poniżej kanału wentylatora głów­nego lub co najmniej 10 m powyżej najwyższego wlotu powietrza wypływającego z wyrobisk do szybu.

Kombajny chodnikowe w polach II-IV kategorii zagrożenia metanowego i dodatkowo wyposaża się w metanomierze o pomiarze ciągłym, wyłączające organ urabiający kombajnu przy przekroczeniu zawartości 2% metanu. Czujnik metanomierza wyłączającego powinien być zabudowany na wysię­gniku organu urabiającego.

Podziemny zbiornik, w którym gromadzony jest węgiel z pokładów zaliczonych do II-IV kat. Zagrożenia metanowego, wyposaża się w metanomierz wyłączająco - rejestrujący, zabudowany w strefie wylotowej ze zbiornika, a w razie przekroczenia zawartości 0,5 % metanu powinien spowodować automatyczne:

• wyłączenie urządzeń elektrycznych budowy zwykłej zainstalowanych w strefie, do której może wpłynąć metan pochodzący ze zbiornika,

• uruchomienie wentylacji odrębnej zbiornika.

Kontrola zawartości metanu

Osoby kierownictwa i dozoru ruchu, metaniarze, strzałowi, kombajniści, kon­serwatorzy metanometrii automatycznej, wyznaczeni do wykonania pomia­rów pracownicy oddziału odmetanowania, wiertacze oraz przodowi przebywający w polach metanowych powinni być wyposażeni w metanomierze przenośne; osoby te wykonują w tych po­lach pomiary zawartości metanu.

Osoby w/wymienione powinny być przeszkolone w zakresie pomiaru zawartości metanu.

Przodowi zatrudnieni w polach metanowych kontrolują zawartość metanu pod stropem w 10-metrowym odcinku wyrobiska, w którym znajdują się stanowiska pracy, przed rozpoczęciem pracy na każdej zmianie i w czasie pracy co dwie godziny w:

• przodkach wyrobisk,

• wyrobiskach likwidowanych,

• wnękach wiertniczych,

• innych miejscach wyznaczonych przez osoby kierownictwa lub dozoru ruchu.

W pokładach zaliczonych do II-IV kategorii zagrożenia metanowego, w wyrobiskach korytarzowych drążonych kombajnami, przodowi kontrolują zawartość metanu nad obudową w 10-metrowej strefie przyprzodkowej, przed rozpoczęciem urabiania.

Metaniarze kontrolują zawartość metanu w polach metanowych pod stro­pem wyrobisk górniczych, w dniach pracy raz na dobę:

• w przodkach wyrobisk,

• w prądach powietrza wlotowych i wylotowych z przodków,

• w komorach,

• we wnękach wiertniczych,

• w miejscach wykonywania robót strzałowych,

• przy tamach izolacyjnych,

• w innych wyrobiskach i miejscach określanych przez kierownika ruchu zakładu górniczego lub osobę przez niego wyznaczoną.

Metaniarze kontrolują zawartość metanu nad obudową wyrobisk górniczych w pokładach zaliczonych do II-IV kategorii zagrożenia metanowego w:

• drążonych wyrobiskach korytarzowych i komorowych z wentylacją od­rębną, w strefie 50 m od przodka, w odstępach nie większych niż 10 m -raz na dobę w dni pracy,

• wyrobiskach z wentylacją odrębną, w odstępach nie większych niż 50 m -raz w miesiącu,

• wyrobiskach przyścianowych zaliczonych do pomieszczeń ze stopniem „c" niebezpieczeństwa wybuchu metanu, w których zabudowane są urzą­dzenia elektryczne w:

• strefie 50 m od przodka, w odstępach nie większych niż 10 m - raz na tydzień,

• strefie ponad 50 m od przodka, w odstępach nie większych niż 50 m -raz w miesiącu, 4) innych miejscach określonych przez kierownika ruchu zakładu górniczego lub osobę przez niego wyznaczoną.

W wyrobiskach korytarzowych i wybierkowych w pokładach zaliczonych do III i IV kategorii zagrożenia metanowego, w których prowadzone są ro­boty strzałowe, metaniarze powinni kontrolować zawartość metanu nad obu­dową w 50-metrowej strefie we wszystkich kierunkach od miejsc prowa­dzenia robót strzałowych, w odstępach nie większych niż 10 m - raz na dobę w dni pracy.

Metaniarze prowadzą pomiary w polach metanowych dla wykrycia miejsc możliwych wypływów metanu.

Strzałowi kontrolują zawartość metanu w polach metanowych pod stropem wyrobisk podczas wykonywania robót strzałowych:

• w przodkach oraz w strefie 10 m od miejsca wykonywania robót strzało­wych:

• przed rozpoczęciem pracy,

• w czasie pracy - co 2 godziny,

• przed przystąpieniem do załadowania materiałów wybuchowych do otworów strzałowych,

• przed każdym podłączeniem zapalników elektrycznych do linii strzało­wej,

• po każdym odpaleniu otworów strzałowych,

• w strefie 5 m od stanowiska strzałowego, przed podłączeniem zapalarki elektrycznej do linii strzałowej.

Strzałowi w pokładach zaliczonych do III i IV kategorii zagrożenia metano­wego, przed przystąpieniem do ładowania otworów strzałowych, kontrolują zawartość metanu nad obudową wyrobisk w 50-metrowej strefie we wszyst­kich kierunkach od miejsca prowadzenia robót strzałowych, w odstępach nie większych niż 10 m.

W polach metanowych w głębionych szybach (szybikach) pomiary zawarto­ści metanu prowadzi się:

• na dnie szybu i pod pomostem roboczym - przed rozpoczęciem robót i każdym strzelaniem,

• w strefie 5 m od stanowiska strzałowego - przed podłączeniem zapalarki do linii strzałowej.

Wyniki pomiarów zawartości metanu wpisują:

• przodowi - na tablicy kontroli metanu,

• strzałowi - w dzienniczkach strzałowych,

• metaniarze - na tablicy kontroli metanu, w dzienniku metaniarza i książce metaniarza,

• osoby dozoru ruchu - na tablicy kontroli metanu, w notesach oraz w książce raportowej.

Ze względu na naturalne wydzielanie się metanu, dzielą się na niemetanowe i metanowe.

Niemetanowy zakład górniczy jest to zakład, w którym w żadnym z wyrobisk górniczych, nawet przy zaprzestaniu przewietrzania, zawartość metanu w powietrzu nie przekracza 0,1 %. Metanowym zakładem górniczym jest to zakład, w którym chociaż w jednym z wyrobisk górniczych stwierdzono w powietrzu występowanie metanu w ilości powyżej 0,1%.

Wszystkie pokłady w zakładach metanowych zaliczane są przez właściwy organ nadzoru

górniczego do jednej z czterech kategorii zagrożenia metanowego. O zaliczeniu pokładu do

danej kategorii decyduje metanonośność pokładu.

Podział pokładów na poszczególne kategorie zagrożenia metanowego

Kategoria zagrożenia metanowego	Występowanie metanu pochodzenia naturalnego w przeliczeniu na czystą substancje węglowa, ( m^3Mg )
I	0.1 - 2.5
II	2.5 + 4.5
III	4.5 - 8.0
IV	Powyżej 8.0 lub wystąpił nagły wypływ albo wyrzut metanu i skał

Wszystkie dojścia do pól metanowych należy oznaczyć tablicami z odpowiednimi napisami ostrzegawczymi.

W razie stwierdzenia w wyrobisku zawartości metanu powyżej 2% należy niezwłocznie wycofać ludzi z zagrożonych wyrobisk, wyłączając sieć elektryczną unieruchomić maszyny i inne urządzenia, a wejścia do tych wyrobisk zagrodzić, zawiadamiając najbliższa osobę dozoru ruchu

Obowiązek wyłączenia urządzeń elektrycznych nie dotyczy tych urządzeń, które zostały dopuszczone do pracy przy dowolnej zawartości metanu na wylocie.

W przypadku stwierdzenia, w wyniku przeprowadzonych pomiarów nad obudową, zawartości 5% metanu lub powyżej:

  1)  niezwłocznie wstrzymuje się roboty w wyrobisku,

  2)  przeprowadza dodatkowe pomiary dla ustalenia rozmiarów nagromadzenia metanu i miejsc wypływu metanu,

  3)  podejmuje działania mające na celu likwidację zagrożenia.

Zawartość metanu w powietrzu nie powinna przekraczać:

• 1 % - na wylocie z rejonowych prądów powietrza,

• 0,75% - w szybie wydechowym

W razie stosowania metanometrii automatycznej zawartość metanu na wylocie z rejonowych prądów powietrza może wynosić 1,5%.

W zależności od stopnia zagrożenia wybuchem wyrobiska (pomieszczenia) w polach metano­wych dzieli się na wyrobiska:

1. ze stopniem " a" niebezpieczeństwa wybuchu, tj. takie, w których nagromadzenie

metanu w powietrzu powyżej 0,5% jest wykluczone,

2. ze stopniem "b" niebezpieczeństwa wybuchu, tj. takie, w których w normalnych warunkach przewietrzania nagromadzenie metanu w powietrzu powyżej 1 % jest

wykluczone,

3. ze stopniem "c" niebezpieczeństwa wybuchu, tj. takie, w których nawet w normalnych warunkach przewietrzania nagromadzenie metanu w powietrzu może przekroczyć 1 %.

Kierownik ruchu zakładu górniczego zalicza wyrobiska (pomieszczenia) do poszczególnych stopni niebezpieczeństwa wybuchu zgodnie z zasadami ustalonymi przez rzeczoznawcę.

Pomiary metanu przez górników przodowych i strzałowych

Postanowienia ogólne

Rozróżnia się trzy rodzaje pomiarów (rys. 7):

• pod stropem w 10 -metrowym odcinku w świetle przekroju wyrobiska górniczego,

• nad obudową w 10 -metrowej strefie przyprzodkowej,

• nad obudową w 50 -metrowej strefie przodka.

Pomiary metanu pod stropem wyrobiska należy wykonywać nie niżej jak 10 cm od najwyższego miejsca niezabudowanego stropu, szczelnej obudowy lub okładziny obudowy.

Miejsca pomiaru metanu

w świetle obudowy

Dla wykrycia nagromadzeń przystropowych metanu

Pomiary metanu nad obudową wyrobisk należy wykonywać nad obudową w najwyższych miejscach dostępnych w 10-metrowej strefie przyprzodkowej lub w strefie 50- metrowej przodka, w odstępach nie większych niż 10 m.

STREFA POMIARU PR2YSTROPOWYCH NAGROMADZEŃ METANU

Linia obudowy Linia stropu

Zasady postępowania w przypadku stwierdzenia przekroczeń zawartości metanu

• wycofać załogę z zagrożonego wyrobiska,

• spowodować wyłączenie prądu elektrycznego,

• unieruchomić urządzenia mechaniczne,

• zagrodzić dostęp do wyrobiska,

• na zagrodzeniu zawiesić tablicę ostrzegawczą.

• Powiadomić osobę dozoru i dyspozytora kopalni

Przodowy lub strzałowy powinien powiadomić najbliższą osobę dozoru ruchu i głównego dyspozytora ruchu i dyspozytora metanometrii.

W przypadku stwierdzenia przez strzałowego:

• zawartości metanu w świetle przekroju wyrobiska w promieniu l0 m od otworów

strzałowych lub w promieniu 5m od stanowiska odpalania przekraczającej dopuszczalną wartość dla danego rodzaju MW,

• przystropowych nagromadzeń metanu w 50-metrowej strefie trzyprzodkowej wyrobiska należy zatrzymać roboty strzelnicze, zgłosić o tym osobie dozoru ruchu, głównemu dyspozytorowi kopalni oraz zastosować odpowiednie środki w celu likwidacji zagrożenia.

Zakaz wykonywania robót strzelniczych obowiązuje do czasu, aż osoba dozoru stwierdzi, że zagrożenie zostało usunięte.

Inicjały zapłonu metanu Zapłon metanu może być spowodowany przez:

• otwarty płomień, np. zapałki, papierosa lub palnika aparatu spawalniczego,

• zapalenie metanu w zrobach i wypchnięcie płomienia do ściany wskutek wstrząsu,

• iskrowe wyładowania elektrostatyczne,

• mechaniczne iskry tarciowe spowodowane odpadającymi skałami lub rozmazy metali lekkich na zardzewiałej stali,

• zwarcia w przewodach energetycznych, pod napięciem,

• iskrzenie w urządzeniach elektrycznych, zwłaszcza w ich stanach awaryjnych, jeżeli utraciły pierwotną cechę przeciwwybuchową,

• wzrost temperatury urządzeń, np. wskutek zatarcia łożysk, przeciążenia, a także wskutek mechanicznego urabiania bardzo twardych skał,

• nieprzepisowe stosowanie środków strzelniczych lub błędy w wykonywaniu robót strzelniczych.

Zwalczanie zagrożenia metanowego

Zwalczanie zagrożenia metanowego polega na:

• prawidłowym zaprojektowaniu rozcinki i związanego z tym systemu wentylacyjnego,

• skutecznym rozrzedzeniu wydzielającego się metanu powietrzem, dzięki prawidłowej wentylacji,

• uszczelnianiu wyrobisk, zwłaszcza zrobów,

• zastosowaniu pomocniczych urządzeń wentylacyjnych,

• stosowaniu systemu odmetanowania złoża otworami wierconymi z wyrobisk lub z powierzchni,

• stosowaniu prawidłowego systemu metanometrii automatycznej, przy prawidłowo rozstawionych czujnikach i właściwym reagowaniu na obserwowane (rejestrowane) zmiany stężenia metanu,

• przestrzeganiu przepisów i stosowaniu rygorów pracy na każdym stanowisku, uzyskanych przez szkolenia i kontrole.

Dodatkowe przepisy przy wykonywaniu robót strzałowych metanowych

Dozwolone jest wykonywanie robót strzałowych w polach metanowych:

• zaliczonych do III i IV kategorii zagrożenia metanowego,

• w wyrobiskach korytarzowych prowadzonych po wzniosie większym niż 10 stopni

• we wszystkich przypadkach użycia materiałów wybuchowych skalnych i węglowych wyłącznie za zgodą kierownika ruchu zakładu górniczego, który ustala kierunki bezpiecznego ich wykonywania.

Otwory strzałowe należy rozmieszczać tak, aby nie powstały wyrwy w stropie. We wszystkich wyrobiskach, w których prowadzone są roboty strzałowe, należy wykonywać pomiary zawartości metanu. W razie stwierdzenia w świetle przekroju wyrobiska zawartości metanu:

• do 1 % roboty strzałowe wolno wykonywać przy użyciu materiałów wybuchowych

metanowych,

• do 1,5% roboty strzałowe wolno wykonywać przy użyciu materiałów

wybuchowych metanowych specjalnych.

Wykonywanie robót strzałowych przy użyciu materiałów wybuchowych węglowych i skalnych w polach metanowych jest dozwolone przy zawartości metanu do 0,5% oraz do 1,0% przy stosowaniu zapalarek z blokadą metanometryczną.

W polach metanowych przy wykonywaniu robót strzałowych, gdy zawartość metanu przekracza 0,5%:

• w górnych wnękach ścianowych,

• przy wymuszaniu zawału w stropach ścian,

• w wyrobiskach korytarzowych o wzniosie powyżej 10 stopni,

• przy zaburzeniach geologicznych w ścianach i ubierkach

należy stosować zapalarki do tego celu dopuszczone i linię strzałową w jednym odcinku posiadającą dwa przewody we wspólnej izolacji, z wyjątkiem przewodów przodkowych o długości nie większej niż l0 m.

Jeżeli zawartość metanu przekroczy 1 % roboty strzałowe powinny być wykonywane w obecności osoby dozoru ruchu górniczego.

Przy stosowaniu zapalników elektrycznych metanowych milisekundowych należy stosować w sąsiednich otworach strzałowych zwłokę międzystrzałową wynoszącą nie więcej niż:

1) 60 ms w skale jednorodnej,

2) 90 ms w skale niejednorodnej.

Przyczyny zapłonu metanu

Przy prowadzeniu robót strzałowych w polach metanowych zapłon metanu może być najczęściej spowodowany:

- detonacją ZE poza otworami strzałowymi,

- złą przybitką lub jej brakiem,

- deflagracją MW,

- iskrzeniem na linii strzałowej,

- przeładowaniem otworów strzałowych,

- zbyt bliską odległością pomiędzy sąsiednimi otworami,

- nadmierną zwłoką międzystrzałową w otworach sąsiednich,

- nie wyłączeniem napięcia na okres odpalania i nie zabezpieczeniem urządzeń elektrycznych przed skutkami detonacji.

Zła przybitka, jej brak, deflagracją MW i przeładowanie otworów strzałowych mogą spowodować szybkie wydostanie się gorących gazów z rozkładu MW do wyrobiska i możliwość zapalenia metanu. Jest to oczywiste i nie wymaga dodatkowych wyjaśnień.

W Kopalni Doświadczalnej "Barbara" przeprowadzono wiele różnych badań dotyczących wpływu otworów sąsiednich na siebie przy ich bliskiej odległości oraz nadmiernej zwłoce, międzystrzałowej. Badania te wykazały możliwość uszkodzenia sąsiedniego otworu poprzez jego zerwanie, boczne odsłonięcie oraz amputację. Błędy te stwarzają niebezpieczne warunki strzelania w obecności metanu i możliwość jego zapłonu. Najłatwiej do zapalenia metanu dochodzi przy bocznym odsłonięciu ładunku wskutek wyrzutu produktów detonacji do wyrobiska.

7

---