Serwik Justyna referat Went I doc


Justyna Serwik

Temat referatu: Przepisy dotyczące wentylacji wyrobisk ślepych w polskich i zagranicznych kopalniach

Spis treści

1. Wstęp

Systemy wentylacji w kopalniach są jedyne w swoim rodzaju, ponieważ przewietrzanie jest niezbędne, przy ciągle zmieniających się miejscach pracy, które stopniowo odsuwają się od źródła świeżego powietrza. To wymaga ciągłych zmian w systemie wentylacji górniczej.

Typowy system wentylacji został zaprojektowany by dostarczyć, w sposób mechaniczny, dostateczną ilość świeżego powietrza do przodków górniczych, warsztatów, magazynów i pozostałych miejsc pracy w kopalni. System wentylacyjny musi dostarczać odpowiednią ilość strumienia powietrza, by chłodzić pracowników i zapobiegać przegrzaniu. Ciepło z maszyn, motorów, wyposażenia, oświetlenia itd. musi być odprowadzane z terenu prac. [7]

Kiedy planuje się rozwój wyrobisk różne rozwiązania problemów wentylacji są dostępne, a rozwiązanie wybrane w konkretnym wypadku zależy od lokalnych okoliczności i warunków. Jedną z metod zwiększania intensywności wentylacji w długich wyrobiskach ślepych jest zapewnienie dodatkowego sposobu przewietrzania wzdłuż systemu wentylacji. [9]

W kopalniach podziemnych konieczna jest wentylacja wyrobisk w celu kontroli środowiska pracy, a zwłaszcza temperatury i wilgotności, poziomu pyłów z działalności górniczej, emisji z silników do powietrza oraz wyziewów z robót strzałowych. System wentylacji musi również utrzymywać temperaturę w szybach ponad poziomem zamarzania. Wymagania te zawsze były zrozumiałe, natomiast szczegółowe kryteria z biegiem czasu stały się bardziej surowe. Stan i osiągnięcia wentylacji muszą być stale oceniane (określane) i rejestrowane. [6] [7]

2. Charakterystyka wyrobisk ślepych

Udostępnienie nowych poziomów w istniejących kopalniach i przygotowanie pól do eksploatacji wiąże się z drążeniem dużej liczby ślepych wyrobisk udostępniających i przygotowawczych. Wg [8] ślepym wyrobiskiem jest część przestrzeni kopalni podziemnej, która posiada jedno wejście. Ze strony wentylacyjnej ślepym wyrobiskiem można określić takie wyrobisko do którego dostarcza się lub odprowadza powietrze poprzez jedno wejście.

3. Sposoby przewietrzania wyrobisk ślepych

Zgodnie z obowiązującymi przepisami BHP, w kopalniach polskich wszystkie miejsca pracy i wyrobiska, dla których nie da się stosować prądów powietrza płynącego boczni­cami sieci, a przewietrzanie przez dyfuzję jest zabronione, muszą być przewietrzane przy stosowaniu lutni wentylacyjnych.

3.1. Przewietrzanie wyrobisk za pomocą lutni wentylacyjnych

Przewietrzanie wyrobisk ślepych przy stosowaniu lutni wentylacyjnych, można uzyskać:

0x01 graphic

Rys. 3.1. Przykłady wentylacji lutniowej wyrobisk ślepych przy wykorzystaniu wentylatora głównego [13]

Wentylacja lutniowa, a w szczególności wentylacja lutniowa z wentylatorami lutnio­wymi lub dyszami; jest stosowana prawie wyłącznie w wyrobiskach udostępniających lub przygotowawczych.

Wyróżnia się wentylację lutniową ssącą, tłoczącą i mieszaną. Dla uniknięcia zagrożeń wywołanych gazami odstrzałowymi i pyłami w długich wyrobiskach ślepych stosuje się tzw. lutniową wentylację rewersyjną (rys. 3.2 d).

0x01 graphic

0x01 graphic

Rys. 3.2. Sposoby przewietrzania lutniociągami: a) - przewietrzanie tłoczące; b) - przewietrzanie ssące; c) - przewietrzanie kombinowane; d) - lutniowa wentylacja rewersyjna [2]

Dla uzyskania odpowiednio intensywnej wentylacji strefy przyprzodkowej wyrobisk ślepych przepisy wymagają, aby odległość końca lutniociągu od czoła przodku nie była większa niż:

0x01 graphic

Rys. 3.3. Sposoby przewietrzania ściany z częściową recyrkulacją powietrza z wykorzystaniem lutniociągu [16]

0x01 graphic
0x01 graphic

Rys. 3.4. Schemat przewietrzania w przodkach wyrobisk korytarzowych z częściową recyrkulacją [16]

0x01 graphic

Rys. 3.5. Schemat przewietrzania wyrobiska [9]

3.2. Przewietrzanie wyrobisk za pomocą dyfuzji

Dyfuzja czyli samorzutne wyrównywanie stężenia (koncentracji) na skutek bezładnego ruchu cieplnego cząsteczek materii, powodujące mieszanie się różnych gazów, cieczy a. ciał stałych. Proces polega na przemieszczaniu się molekuł w rożnych układach (jednoskładnikowych lub wieloskładnikowych) pod wpływem ich przypadkowych ruchów cieplnych. Niezależnie od ruchów cieplnych dyfuzja może być dodatkowo wywołana ruchami translacyjnymi drobin nośnika. Siłą napędową dyfuzji jest różnica potencjałów powstająca na granicy zetknięcia dwu roztworów (o różnych stężeniach lub składach), wynikająca z różnej ruchliwości anionów i kationów. [3],[4], [14]

3.3 Przewietrzanie wyrobisk bez stosowania wentylacji lutniowej

Przewietrzanie wyrobisk bez stosowania wentylacji lutniowej polega na wykorzystaniu naturalnego obiegu powietrza. Kierowanie strumienia powietrza do miejsc przewietrzanych odbywa się za pomocą różnego rodzaju przegród izolujących - tam. Naturalny obieg powietrza jest ustalany poprzez temperaturę powietrza i jego ciśnienie.

Wyrobiska ślepe przewietrza się najczęściej za pomogą wyrobisk równoległych:

0x01 graphic

4. Przepisy dotyczące wentylacji wyrobisk ślepych w kopalniach polskich

4.1. Podstawowe wymagania dotyczące powietrza kopalnianego

Przepisy dotyczące wentylacji wyrobisk ślepych określone zostały w Rozporządzeniu Ministra Gospodarki z dnia 28.06.2002 r. w sprawie bezpieczeństwa i higieny pracy, prowadzenia ruchu oraz specjalistycznego zabezpieczenia przeciwpożarowego w podziemnych zakładach górniczych (Dz.U.02.139.1169) [1] w dziale IV „Przewietrzanie i klimatyzacja”.

Postanowienia ogólne tego działu mówią o zapewnieniu odpowiedniej ilości powietrza (minimum 19% objętościowo), a najwyższe dopuszczalne stężenia gazów w powietrzu nie przekraczały wartości określonych w tabeli:

Tabela 1. Najwyższe dopuszczalne stężenie gazów w powietrzu kopalnianym [1], [11],[12]:

Rodzaj gazu

NDS [mg/m3]

(objętościowo w %)

NDSCh [mg/m3]

(objętościowo w %)

Dwutlenek węgla

-

(1)

-

(1)

Tlenek węgla

30(23)*

(0,0026)

180

(0,015)

Tlenek azotu

5 (3,5)*

(0,00026)

10

(0,00052)

Dwutlenek siarki

2

(0,000075)

5

(0,00019)

Siarkowodór

10

(0,0007)

20

(0,0014)

Amoniak

14

(-)

28

(-)

Selen

0,1

(-)

0,3

(-)

Propan

1 800

(-)

-

(-)

Butan

1 900

(-)

3 000

(-)

* wg [11], [12]

NDS - najwyższe dopuszczalne stężenie średnio ważone,

NDSCh - najwyższe dopuszczalne stężenie chwilowe-zdefiniowane w odrębnych przepisach.

Zawartość metanu w powietrzu nie powinna przekraczać [10]:

Przy zawartości metanu powyżej 2% niezwłocznie [10]:

W zakładach górniczych stosujących maszyny z napędem spalinowym zawartość tlenków azotu określa się na podstawie stężenia dwutlenku azotu. Prawidłowość wskazań i działań przyrządów automatycznych oraz indywidualnych stosowanych do pomiarów stężeń w/w gazów kontroluje się za pomocą mieszanek wzorcowych.

Jeśli skład powietrza nie odpowiada określonym wymaganiom niezwłocznie wycofuje się ludzi, natomiast wejście do zagrożonego wyrobiska zabezpiecza się. W miejscach tych można jedynie wykonywać prace z zakresu ratownictwa górniczego i przeciwpożarowego.

Wyrobiska, w których brak przewiewu powietrza niezwłocznie otamowuje się lub likwiduje - do czasu ich otamowania lub zlikwidowania należy zamknąć do nich dostęp.

Prędkość prądu powietrza w wyrobiskach w polach metanowych, z wyjątkiem komór, nie może być mniejsza niż 0,3 m/s, a jeśli stosuje się trakcję elektryczną przewodową - nie mniejsza niż 1 m/s. Dopuszczalne są mniejsze prędkości przy stosowaniu śluz wentylacyjnych pod warunkiem zapewnienia wymaganego składu powietrza.

Prędkość prądu powietrza nie może przekraczać [1]:

W wyrobiskach korytarzowych, w których nie odbywa się regularny ruch ludzi, prędkość prądu powietrza można zwiększyć do 10 m/s.

W zakładach górniczych organizuje się służbę wentylacyjną wyposażoną w przyrządy kontrolno-pomiarowe. Stan urządzeń wentylacyjnych i klimatyzacyjnych oraz skuteczność przewietrzania i klimatyzacji systematycznie kontroluje się i odpowiednio dokumentuje.

Przewietrzanie ścian w pokładach zaliczonych do II, III lub IV kategorii zagrożenia metanowego kontroluje się przez automatyczny pomiar prędkości lub ilości powietrza.

Na nadszybiu szybu zjazdowego instaluje się urządzenie sygnalizujące czerwonym światłem zniżkę ciśnienia barometrycznego. W pomieszczeniach dyspozytora ruchu zakładu górniczego, kierownika działu wentylacji oraz kierownika kopalnianej stacji ratownictwa górniczego znajduje się barograf.

Osoby dozoru ruchu niezwłocznie zawiadamiają służbę wentylacyjną o wszelkich niezamierzonych zmianach w wentylacji wyrobisk. [1]

4.2. Przepisy dotyczące przewietrzania za pomocą lutniociągów, pomocniczych urządzeń wentylacyjnych lub przez dyfuzję

Tam gdzie świeże powietrze nie dociera za pomocą wentylatorów głównych należy zastosować przewietrzanie za pomocą lutniociągów wykonanych z materiałów trudnopalnych.

Wyrobiska można przewietrzać pomocniczymi urządzeniami wentylacyjnymi, tylko w przypadku gdy długość tych wyrobisk nie jest większa niż [1]:

  1. w polach niemetanowych i polach zaliczonych do I kategorii zagrożenia metanowego:

    1. 15 m - przy nachyleniach do 10° (we wzniosie i upadzie),

    2. 10 m - przy nachyleniach powyżej 10° (we wzniosie i upadzie),

  2. w polach II, III i IV kategorii zagrożenia metanowego:

    1. 6 m - przy nachyleniu do 10° (we wzniosie i upadzie),

    2. 4 m - przy nachyleniu powyżej 10° (we wzniosie i upadzie).

W zakładach górniczych eksploatujących kopalinę niepalną, przy braku zagrożenia metanowego, kierownik ruchu zakładu górniczego może zezwolić na przewietrzanie wyrobisk o długości nieprzekraczającej 60 m, stosując wentylatory wolnostrumieniowe, które wytwarzają strugę strumienia na odległość co najmniej 45 m, umieszczone w wolnych przekrojach wyrobisk z opływowym prądem powietrza. Możliwe jest to jednak przy spełnieniu podstawowych wymagań dotyczących jakości powietrza (pkt. 4.1.)

Wyrobiska przewietrza się przez dyfuzję, jeżeli długość tych wyrobisk nie wynosi więcej niż [1]:

  1. w polach niemetanowych i I kategorii zagrożenia metanowego:

    1. 10 m - przy nachyleniu do 10° (we wzniosie i upadzie),

    2. 6 m - przy nachyleniu powyżej 10° (we wzniosie i upadzie),

  2. 2 m - w polach metanowych II, III lub IV kategorii zagrożenia metanowego.

W zakładach górniczych eksploatujących kopalinę niepalną kierownik ruchu zakładu górniczego może zezwolić na przewietrzanie przez dyfuzję wyrobisk o długościach większych niż w/w, ale tylko pod warunkiem spełnienia pod warunkiem spełnienia określonych wymagań (pkt. 4.1.).

W polach metanowych przewietrzanie przez dyfuzję wnęk odmetanowania, wnęk wiertniczych oraz dojść do tam izolacyjnych i pożarowych jest niedopuszczalne.

W polach metanowych przelewowe komory pomp oraz wloty do podszybi długości do 10 m, w których strop na całej długości ma wznios wynoszący co najmniej 15° w kierunku szybu, przewietrza się przez dyfuzję lub pomocniczymi urządzeniami wentylacyjnymi, jeżeli zapewniony jest prawidłowy skład powietrza. [1]

Przewietrzanie przy pomocy lutniociągu może być ssące, tłoczące lub kombinowane. Niezależnie od wybranego sposobu należy zachować pewne zasady:

Odległość lutniociągu od czoła przodka nie może wynosić więcej niż [1]:

Za zgodą kierownika ruchu zakładu górniczego i w uzasadnionych przypadkach w polach niemetanowych i niezagrożonych wyrzutami gazów i skał odległość lutniociągu może być zwiększona do 15 m.

W przypadku wyrobisk drążonych kombajnami [1]:

  1. odległość lutniociągu ssącego od czoła przodka przy wentylacji ssącej nie powinna być większa niż 3 m,

  2. odległość lutniociągu tłoczącego od czoła przodka przy wentylacji tłoczącej nie powinna być większa niż:

  1. w polach niemetanowych - 10 m,

  2. w polach metanowych - 8 m,

  1. przy wentylacji kombinowanej odległość lutniociągu ssącego od czoła przodka nie powinna być większa niż 6 m, a odległość lutniociągu tłoczącego - większa niż 12 m.

Lutniociąg wyprowadza się do przepływającego prądu powietrza na odległość co najmniej 8 m w takim kierunku, aby zapobiegać występowaniu recyrkulacji powietrza. Zasada ta nie dotyczy lutniociągów pomocniczych stosowanych [1]:

W wyrobisku, z którego pobiera się powietrze do przewietrzania wyrobiska za pomocą lutniociągu, musi płynąć taka ilość powietrza, aby niemożliwe było występowanie jego recyrkulacji, natomiast na odcinku lutniociągu w prądzie przepływającym powinna być utrzymana wymagana prędkość powietrza.

Przy wentylacji kombinowanej ilość powietrza doprowadzana lutniociągiem zasadniczym musi być większa od ilości pobieranej przez lutniociąg pomocniczy. W zakładach górniczych wydobywających rudy miedzi, cynku i ołowiu, stosując system komorowo-filarowy, dopuszcza się wyprowadzenie lutniociągu do przepływającego prądu powietrza na odległość uniemożliwiającą występowanie recyrkulacji powietrza.

Prędkość prądu powietrza w wyrobiskach oraz części szybu (szybiku) przewietrzanych za pomocą lutniociągu powinna wynosić co najmniej w polach [1]:

    1. niemetanowych i I kategorii zagrożenia metanowego - 0,15 m/s,

    2. II, III, IV kategorii zagrożenia metanowego - 0,30 m/s.

W drążonym wyrobisku o polu przekroju poprzecznym ponad 20 m2 przewietrzanym z użyciem lutniociągu prędkość powietrza może być mniejsza niż w/w jeśli zapewnione jest utrzymanie dopuszczalnych zawartości gazów oraz właściwych warunków klimatycznych.

Wentylatory lutniowe w polach metanowych powinny pracować bez przerwy. Jeśli wystąpi przerwa awaryjna w pracy wentylatora należy wstrzymać roboty, wycofać ludzi, a wejście do wyrobiska zagrodzić. Wentylatory lutniowe powinny znajdować się na początku lutniociągu w prądzie powietrza wytworzonym przez wentylator główny. [1]

5. Przepisy dotyczące wentylacji wyrobisk ślepych w kopalniach zagranicznych

System wentylacyjny musi wyciągać zanieczyszczenia i szkodliwe gazy i/lub rozcieńczyć ich stężenie do dopuszczalnych stężeń. Przepisy wymagają odpowiedniej jakości dobrego powietrza dostarczanego do kopalni.

Główną zasadą, jaka musi być zachowana, to ilość tlenu w powietrzu w miejscu pracy - powietrze musi zawierać minimum 19,5 % tlenu. [7]

Przepisy dotyczące zawartości metanu w powietrzu mówią o sposobach reagowania w zależności od zawartości metanu w powietrzu.

Przy zawartości metanu powyżej 1 % [5]:

Przy zawartości metanu ponad 1,5 % [5]:

Jeśli zawartość metanu przekroczy 2% automatycznie system monitorowania zawartości metanu wyłączy zasilanie elektryczne maszyn i urządzeń.

Duże ilości powietrza wymagają rozcieńczenia tlenku węgla oraz innych gazów wydzielanych przez silniki maszyn kopalnianych. Stężenie gazów w powietrzu nie może przekraczać [7]:

Podziemne wyrobiska kopalniane mogą wymagać 10 ton świeżego powietrza na każdą tonę wydobytej rudy. Najgłębsze i najcieplejsze kopalnie mogą zużywać do 20 ton powietrza na każdą tonę wykopanej rudy. [15]

Następujące czynniki używane do oceny całkowitego zapotrzebowania na powietrze w zmechanizowanych kopalniach bez wymogu obniżania temperatury powietrza: 0.04 m3/s/tona/dzień (ruda + skała płonna) dla kopalni z prostymi warunkami geometrycznymi; 0.08 m3/s/tona/dzień (ruda) dla intensywnego wydobycia przy złożonych warunkach geometrycznych. [15]

Powszechnie maksymalna prędkość powietrza wynosi 15 m/s. Charakterystyczna prędkość powietrza w dużych wyrobiskach wynosi 11m/s. Maksymalna prędkość w końcowych punktach wynosi 6 m/s w celu uniknięcia wzniecania pyłu w powietrze. [15]

Wyziewy z robót strzałowych nie mogą być usuwane z przodków z prędkością przewietrzania mniejszą niż 0,13 m/s. Prędkość powietrza większa o 30% jest zwykle zalecana do oczyszczenia powietrza. Przynajmniej 100% większa prędkość powietrza jest wymagana do skutecznego oczyszczenia długich przodków. [15]

6. Porównanie przepisów obowiązujących w Polsce i zagranicą

Zarówno przepisy polskie i zagraniczne określają dopuszczalne stężenia gazów w powietrzu kopalnianym. Wartości zawarte w przepisach są podobne, aczkolwiek można znaleźć istotne różnice, które mają wpływ na zdrowie i warunki pracy człowieka. Generalnie przepisy zagraniczne są bardziej rygorystyczne jeśli chodzi o zawartość tlenu i dwutlenku węgla w powietrzu. W przypadku tlenu różnica wynosi 0,5 %, natomiast w przypadku dwutlenku węgla - 0,24 %. W przypadku pozostałych gazów różnice są dużo mniejsze i można przyjąć, iż przepisy polskie są bardzo zbliżone do zagranicznych.

Tabela 2. Zestawienie dopuszczalnych stężeń gazów w powietrzu kopalnianym:

Rodzaj gazu

Polskie przepisy

Zagraniczne przepisy

Tlen

19%

19,5%

Dwutlenek węgla

1 %

0,76 % (5000 ppm)*

Tlenek węgla

0,0026 %

0,0024 % (25 ppm)*

Tlenek/dwutlenek azotu

0,00026 %

0,00032 % (2 ppm)*

* podane stężenia procentowe dla przepisów zagranicznych oparte o założenie gęstości molowej powietrza równej 29 g/mol - przeliczenie z ppm na %.

Zupełnie inaczej przedstawia się sprawa zawartości metanu w powietrzu. W polskich kopalniach zagradza się wejścia do wyrobisk i usuwa z nich ludzi przy zawartości metanu powyżej 2%. W przypadku kopalń zagranicznych takie same czynności podejmuje się gdy zawartość metanu w powietrzu wynosi powyżej 1 %.

Prędkości powietrza stosowane do przewietrzania wyrobisk są niższe w polskich przepisach. Wynoszą one:

Przepisy zagraniczne regulują tą kwestię w innym ujęciu, podając ogólnie prędkości strumienia powietrza:

Minimalne prędkości powietrza wynoszą:

      1. przepisy polskie: