Politechnika Wrocławska Wrocław, r.

Wydział Geoinżynierii

Górnictwa i Geologii

ZALICZENIE Z PRZEDMIOTU:

PODZIEMNE MAGAZYNY I SKŁADOWISKA

I. Charakterystyka naturalnych zagrożeń występujących podczas eksploatacji w podziemnych kopalniach rud cynku i ołowiu.

II. Charakterystyka naturalnych zagrożeń występujących podczas eksploatacji w podziemnych kopalniach węgla kamiennego.

Prowadzący Wykonali

W zakładach górniczych występuje szereg zagrożeń naturalnych, do których należą:

• Zagrożenie tąpaniami,

• Zagrożenie metanowe,

• Zagrożenie wyrzutami gazów i skał,

• Zagrożenie wybuchem pyłu węglowego,

• Zagrożenie wodne,

• Zagrożenie działaniem pyłów szkodliwych dla zdrowia.

Tąpnięcie - oznacza gwałtowne wyładowanie energii sprężystej nagromadzonej w górotworze, objawiającej się drganiami górotworu, niosącymi znaczną energię, połączone ze zjawiskami akustycznymi i falą uderzeniową; zjawisko to powoduje zniszczenie struktury skał stropu, spągu lub pokładu z równoczesnym dynamicznym przemieszczeniem skał do wyrobiska oraz powoduje zniszczenie lub uszkodzenie obudowy wyrobiska lub maszyn i urządzeń.

Wyrzutami gazów i skał nazywa się wyrzuty dwutlenku węgla i skał, metanu i skał lub mieszaniny tych gazów połączone ze zniszczeniem struktur skał.

Pył węglowy - oznacza ziarna węgla przechodzące przez sito o wymiarach oczka 1 x 1 mm.  

Strefa zagrożenia wybuchem pyłu węglowego obejmuje wyrobiska górnicze znajdujące się w zasięgu do 300 m w polach niemetanowych lub do 500 m w polach metanowych od miejsca możliwego zapoczątkowania wybuchu pyłu węglowego.

Zagrożenie wodne- oznacza możliwość wdarcia lub niekontrolowanego dopływu wody (solanki, ługów) albo wody z luźnym materiałem do wyrobisk górniczych oraz do strefy spękań wokół tych wyrobisk, stwarzającego niebezpieczeństwo dla ruchu zakładu górniczego lub jego pracowników.

 

Zagrożenie działaniem pyłów szkodliwych dla zdrowia w podziemnych zakładach górniczych oznacza występowanie w wyrobiskach oraz w pomieszczeniach na powierzchni, związanych bezpośrednio z prowadzeniem ruchu, pyłu całkowitego lub respirabilnego o stężeniu przekraczającym najwyższe dopuszczalne wartości, określone w odrębnych przepisach

Tabela 1. Naturalne zagrożenia występujące podczas eksploatacji w przykładowych, podziemnych kopalniach węgla kamiennego.
Nazwa kopalni	Zagrożenie metanowe	Zagrożenie wodne	Zagrożenie tąpaniowe	Zagrożenie pyłowe	Zagrożenie pożarowe
KWK Mrucki	I	I,II	-	A	II, III, IV
KWK Mysłowice	I-IV	I,III	I-III	B	III - V
KWK Staszic	II-IV	I,III	III	A	III,IV
KWK Wesoła	II-IV	I,III	III	A	III,IV
KWK Wieczorek	II-IV	I,III	I-III	B	II - IV
KWK Wujek	I-III	I,III	I,II	A i B	II - IV

Tabela 2. Naturalne zagrożenia występujące podczas eksploatacji w przykładowych, podziemnych kopalniach rud cynku i ołowiu.
Nazwa	Zagrożenie metanowe	Zagrożenie wodne	Zagrożenie tąpaniowe	Zagrożenie pyłowe	Zagrożenie pożarowe
Zakłady Górniczo - Hutnicze "Bolesław" S.A.	-	I-II	-	-	-
Zakłady górnicze "Trzebionka" S. A.	-	I	-	-	-

1. ZAGROŻENIE TĄPANIAMI

Tąpania występujące w kopalniach stanowią skomplikowany temat, który wymaga dokładnego zapoznania się tąpaniami problemami tąpaniami nimi związanymi. Tąpania występują poza zasięgiem naszych obserwacji, co powoduje, że w znacznym stopniu nasza wiedza na ich temat jest oparta na obserwacjach i rozważaniach analitycznych. Wzmianka o pierwszych tąpaniach pojawiła się w XVIII w, wydarzyło się to w kopalni rud w Derbyshire w Anglii. W miarę rozwoju kopalń na całym świecie zjawisko tąpań stało się najbardziej niebezpiecznym zagrożeniem naturalnym zarówno w kopalniach rud, jak również węgla i surowców mineralnych. Tąpania występują głównie w kopalniach podziemnych, ale ich występowanie zaobserwowano także przy drążeniu sztolni i tuneli. Początkowo tąpania występowały w kopalniach węgla i wtedy to właśnie dokonano ich podziału na trzy typy: pokładowe, stropowe i spągowe. Podział ten jest w dużym stopniu umowny ze względu na to, że czasem ciężko jest je zakwalifikować do konkretnego typu. Postanowiono, że podstawą do zakwalifikowania tąpnięcia do danego typu będzie branie pod uwagę położenie ogniska wstrząsu. W ten sposób wstrząs, który miał ognisko w pokładzie nazwano pokładowym, mający ognisko w skałach stropowych tąpnięciem stropowym, tąpaniami w spągu tąpnięciem spągowym. Pierwsze pojawiły się tąpnięcia pokładowe, dopiero po nich stropowe.

TĄPANIA POKŁADOWE

Pod wpływem zwiększonego nacisku stropu dochodzi do nagłego, gwałtownego rozpadu fragmentu pokładu. Tego typu tąpnięcie nazywane jest tąpnięciem naprężeniowym. Innym rodzajem jest tąpnięcie powodujące gwałtowne rozgniecenie resztek, wyrzucenie ociosów z frontu ściany, jak również lokalne odprężenia. W przypadku tąpań pokładowych rozpadowi ulega pokład, a skały stropowe i spągowe nadal zachowują swoją ciągłość. Powstały trzy grupy modeli i teorii, które opisują tąpania pokładowe, są to: opisy fenomenologiczne, modele matematyczno- fizyczne oraz modele rozpatrujące tąpnięcie jako efekt utraty stateczności. Model fenomenologiczny opisuje zjawisko tąpań w sposób werbalny i określa warunki, przy których dochodzi do tąpnięcia. Model matematyczno- fizyczny opisuje zjawisko tąpań wykorzystując rozwiązania mechaniki ośrodków ciągłych przy przyjętych warunkach brzegowych i odpowiednich założeniach. Model utraty stateczności powstał przy zastosowaniu sztywnych pras do badań wytrzymałościowych.

TĄPANIA STROPOWE

Ich rozwój na dobre rozpoczął się w kopalniach polskich w momencie przechodzenia z eksploatacji systemami zabierkowymi na systemy ścianowe. Ognisko wstrząsu znajduje się poza zasięgami naszych obserwacji, dlatego opis mechanizmu tąpań nie jest przedstawiany tak jak w przypadku tąpań pokładowych. Na podstawie obserwacji stwierdzono, że przyczyną tąpań stropowych jest gwałtowne pęknięcie mocnych skał stropowych. Pęknięcie powoduje powstanie energii sejsmicznej, która to może być przyczyną tąpnięcia. Istnieje również hipoteza mówiąca, że przyczyną tąpnięci jest utrata stateczności układu wyrobisko- górotwór.

TĄPANIA SPĄGOWE

Zaliczane są do nich te tąpnięcia, których ognisko zalega w skałach spągu eksploatowanego złoża. Na podstawie prac analitycznych dotyczących rozkładu naprężeń wokół wyrobisk górniczych stwierdzono, że w spągu wyrobiska znajduje się strefa naprężeń rozciągających, a poza strefą podwyższone naprężenia ściskające. Gdy ten stan równowagi zostanie naruszony, dochodzi do gwałtownego uwolnienia się energii nagromadzonej w stropowych warstwach i do wyrzutu spękanych skał do wyrobiska. Tąpania spągowe najczęściej występują w skałach o dużych naprężeniach tektonicznych. Tąpania te są bardzo niebezpieczne ze względu na to, że stanowią niezabezpieczoną powierzchnię.

2. ZAGROŻENIE METANOWE

WŁASNOŚCI FIZYKOCHEMICZNE

Metan (CH₄), znany także jako gaz błotny i gaz kopalniany to najprostszy węglowodór nasycony (alkan). W temperaturze pokojowej jest bezwonnym i bezbarwnym gazem.

Metan powstaje w przyrodzie w wyniku beztlenowego rozkładu szczątek roślinnych (np. na bagnach). Stanowi też główny składnik gazu ziemnego. Jest stosowany jako gaz opałowy i surowiec do syntezy wielu innych związków organicznych.

Cząsteczka metanu ma kształt tetraedru (czworościanu foremnego). Atom węgla wykazuje hybrydyzację sp³. Powstałe orbitale tworzą wiązania z czterema atomami wodoru. Wszystkie te wiązania są równocenne (kąty pomiędzy wiązaniami wynoszą 109°28') i bardzo słabo spolaryzowane, co w połączeniu z brakiem wolnych par elektronowych jest powodem względnej trwałości chemicznej tego związku. Może on uczestniczyć tylko w typowych dla alkanów reakcjach (np: spalanie).

Do celów laboratoryjnych metan można otrzymać w wyniku prażenia octanu sodu z wodorotlenkiem sodu:

CH₃COONa + NaOH → CH₄ + Na₂CO₃

Inną metodą jest hydroliza węgliku glinu:

Al₄C₃ +12H₂O → 3CH₄ + 4Al(OH)₃

Trójwymiarowy model cząsteczki metanu przedstawiono obok

Właściwości metanu:

• Temperatura topnienia 182,6°C

• Temperatura wrzenia 161,7°C

• Temperatura krytyczna 82,5°C

• Ciśnienie krytyczne 46,3 bar

• Wartość opałowa 11 954 kcal/kg = 50,05 MJ/kg

• Ciepło spalania 13 264 kcal/kg = 55,53 MJ/kg

• Jego gęstość w warunkach normalnych to EKG/m3.

• Jego ciężar względny wynosi 0,5549; jest on gazem lżejszym od powietrza.

• Temperatura zapłonu metanu wynosi 923-1023K.

• Temperatura zapłonu zależy od:

• Zawartości metanu w powietrzu,

• Składu atmosfery,

• Ciśnienia zapłonu,

Metan CH₄ jest jednym z najbardziej niebezpiecznych składników atmosfery kopalnianej, ponieważ jego mieszanina z powietrzem stanowi gaz wybuchowy. Gazami, które często towarzyszą wydzielaniu się metanu są:

• Dwutlenek węgla, (CO₂)

• Azot (N₂)

• Wodór (H₂)

• Etan (C_,2H2)

• Siarkowodór(H₂S)

• Tlenki siarki (SO₂)

• Tlenki węgla(CO₂)

Jeżeli zawartość metanu wynosi 5,3% to wypala się on po zetknięciu ze źródłem termicznym, przy zawartości 5,3-15% następuje wybuch, powyżej 15% mieszanina jest palna. Proces spalania metanu jest zależny od składu powietrza. Zmniejszenie zawartości tlenu w powietrzu oraz zawartości dwutlenku węgla utrudniają ten proces.

W atmosferze wysokich koncentracji metanu człowiek może się udusić, np. zawartość 43% metanu w powietrzu zmniejsza zawartość tlenu o 12%. Obecność metanu w złożu i stopień nasycenia górotworu tym gazem zależą od:

- struktury i porowatości skał karbońskich,

- stopnia uwęglenia pokładów,

- głębokości zalegania złoża,

- usytuowania w strefie gazów złożowych,

- tektoniki i stratygrafii złoża.

Ważną rolę w nasyceniu górotworu metanem odgrywa nadkład. Zarówno metan jak i dwutlenek węgla powstały w warunkach wysokich ciśnień i temperatur i związane były z długofalowym procesem uwęglania.

Metan występuje jako:

- metan wolny, wypełniający pory i szczeliny

- metan sorbowany chemicznie i fizycznie

Czynniki umożliwiające wybuch metanu:

• Odpowiednia zawartość gazu w powietrzu

• Obecność otwartego płomienia lub innego źródła wysokiej temperatury odpowiedni czas działania

• Obecność dostatecznej ilości tlenu i brak większych domieszek gazów obojętnych

• Dostatecznie duża przestrzeń wypełniona mieszaniną wybuchową

Charakterystyczną cechą metanu jest jego zapłon z pewnym opóźnieniem. W temperaturze źródła zapłonu 923K metan zapala się po 10s, a w temperaturze 1273K po 1s.

Wybuch metanu przebiega w dwóch fazach:

• Pierwotnej

• Wtórnej.

Faza I: charakteryzuje się szybkim wzrostem ciśnienia na skutek wzrostu objętości powietrza w miejscu wybuchu pod wpływem wysokiej temperatury, powoduje ona powstanie fali o dużej energii i prędkości rozprzestrzeniania.

Faza II: tworzy się na skutek sprężania ochłodzonych produktów spalania i kondensacji pary wodnej. Faza ta ma mniejsza siłę, lecz zniszczenia będące jej skutkiem mogą być znaczne.

ŹRÓDŁA METANU W POWIETRZU KOPALNIANYM

Powietrzem kopalnianym nazywa się roztwór gazów i par wypełniających podziemne wyrobisko górnicze. W wyrobiskach tych powietrze atmosferyczne ulega licznym zmianom. Zmiany te zachodzą w wyniku oddziaływania czynników naturalnych(wydzielanie się gazów ze skał, reakcje chemiczne) i technologicznych(praca maszyn z silnikami spalinowymi, roboty strzałowe). Zmiany powietrza prowadzą do zmniejszenia ilości tlenu i zwiększenia ilości azotu i dwutlenku węgla, oraz pojawienia się w powietrzu metanu, tlenków azotu, siarki, siarkowodoru i pyłów.

Własności niektórych gazów spotykanych w powietrzu kopalnianym.

Tabela 3. Składniki wybuchowe powietrza kopalnianego
Gaz	Własności	Gęstość względna (pow. = 1)	NDS %	Granice wybuch. %	Temp. zapłonu oC	Źródło powstawania
Tlenek węgla (CO)	Bez barwy, smaku i zapachu	0,967	0,0026	12,5 ÷ 74,0	605	Roboty strzelnicze, pożary, wybuchy metanu i pyłu węglowego, silniki spalinowe
Metan (CH4)	Bez barwy, smaku i zapachu	0,55	< 2	5,0 ÷ 15,0	595	Występuje w górotworze w stanie wolnym lub sorpcyjnym
Wodór (H2)	Bezbarwny	0,0695	< 0,5	4,0 ÷ 75,6	560	Pokłady soli potasowych, ładowanie baterii i akumulatorów
Amoniak (NH3)	Bez barwy o ostrym zapachu	0,59	-	15,0 ÷ 28,0	680	Roboty strzelnicze, gaszenie pożarów wodą

Gazy wchodzące w skład powietrza kopalnianego można podzielić na trzy grupy:

a. gazy konieczne do życia (tlen)

b. gazy obojętne dla organizmu człowieka (azot, metan, wodór)

c. gazy toksyczne (tlenek węgla, siarkowodór)

DOPUSZCZALNE ZAWARTOŚCI METANU W POWIETRZU KOPALNIANYM

Zawartość metanu w powietrzu kopalnianym nie powinna przekraczać:

- 0.5 % - w prądach powietrza świeżego,

- 1 % - w rejonowych prądach powietrza zużytego,

- 0.75 % - w szybie wydechowym.

Gdy stosujemy metanometrię automatyczną zawartość metanu w rejonowych prądach powietrza zużytego może wynosić - 1.5 %.

KATEGORIE ZAGROŻENIA (Na podstawie „Rozporządzenia Ministra Spraw Wewnętrznych i Administracji z dnia 14 czerwca 2002 r. w sprawie zagrożeń naturalnych w zakładach górniczych. (dz. U. Z dnia 1 lipca 2002 r.)

Zagrożenie metanowe

§ 8. 1. Ustala się cztery kategorie zagrożenia metanowego w podziemnych zakładach górniczych wydobywających węgiel kamienny.

2. Udostępnione pokłady lub ich części zalicza się do:

1) pierwszej kategorii zagrożenia metanowego, jeżeli stwierdzono występowanie metanu pochodzenia naturalnego w ilości od 0,1 do 2,5 m³/Mg, w przeliczeniu na czystą substancję węglową,

2) drugiej kategorii zagrożenia metanowego, jeżeli stwierdzono występowanie metanu pochodzenia naturalnego w ilości powyżej 2,5 m³/Mg, lecz nie większej niż 4,5 m³/Mg, w przeliczeniu na czystą substancję węglową,

3) trzeciej kategorii zagrożenia metanowego, jeżeli stwierdzono występowanie metanu pochodzenia naturalnego w ilości powyżej 4,5 m³/Mg, lecz nie większej niż 8 m³/Mg, w przeliczeniu na czystą substancję węglową,

4) czwartej kategorii zagrożenia metanowego, jeżeli stwierdzono występowanie metanu pochodzenia naturalnego w ilości powyżej 8 m³/Mg, w przeliczeniu na czystą substancję węglową, lub wystąpił nagły wypływ metanu albo wyrzut metanu i skał.

§ 9. 1. W przypadku stwierdzenia występowania w podziemnym zakładzie górniczym wydobywającym węgiel kamienny metanu w części pokładu, pokład ten, w granicach obszaru górniczego lub tej jego części, w której są planowane albo prowadzone roboty górnicze, powinien być zaliczony do tej samej kategorii zagrożenia metanowego.

2. W przypadku występowania w pokładzie zmian naturalnych warunków geologicznych, powodujących zróżnicowanie zagrożenia metanowego w poszczególnych częściach pokładu, takich jak uskoki lub inne zaburzenia geologiczne przerywające ciągłość pokładu, części te mogą być zaliczone do różnych kategorii zagrożenia metanowego.

3. Części pokładu o zróżnicowanej metanonośności można zaliczyć do różnych kategorii zagrożenia metanowego, przy czym granice między częściami pokładu zaliczonymi do odpowiednich kategorii zagrożenia metanowego powinny uwzględniać przebieg izolinii metanonośności o wielkościach określonych w § 8 ust. 2.

§ 12. 1. W zależności od stopnia zagrożenia wybuchem wyrobiska w polach metanowych w podziemnych zakładach górniczych wydobywających węgiel kamienny zalicza się do wyrobisk:

1) ze stopniem "a" niebezpieczeństwa wybuchu, jeżeli nagromadzenie metanu w powietrzu powyżej 0,5% jest wykluczone,

2) ze stopniem "b" niebezpieczeństwa wybuchu, jeżeli w normalnych warunkach przewietrzania nagromadzenie metanu w powietrzu powyżej 1% jest wykluczone,

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

2. Kierownik ruchu zakładu górniczego zalicza wyrobiska do poszczególnych stopni niebezpieczeństwa wybuchu, zgodnie z zasadami ustalonymi przez rzeczoznawcę.

WYDZIELANIE SIĘ METANU DO WYROBISK

Metan występuje w górotworze w postaci swobodnej i związanej z węglem. Mamy trzy formy związania gazu z węglem:

• Adsorpcja: jest to zagęszczenie molekuł gazu na powierzchni węgla wskutek działania sił molekularnego przyciągania,

• Absorpcja: przenikanie molekuł gazu do wnętrza bez chemicznego wzajemnego powiązania,

• Chemisorpcja: chemiczne powiązania molekuł gazu z węglem.

3. ZAGROŻENIE WYRZUTAMI GAZÓW I SKAŁ

 

Wyrzutami gazów i skał nazywa się wyrzuty dwutlenku węgla i skał, metanu i skał lub mieszaniny tych gazów połączone ze zniszczeniem struktur skał.

Zakłady górnicze eksploatujące złoże (pokłady) zagrożone wyrzutami gazów i skał powinny posiadać odpowiednio zorganizowaną i wyposażoną służbę ds. zwalczania zagrożeń wyrzutami gazów i skał.

 

Pracownicy zatrudnieni w polach zagrożonych wyrzutami gazów i skał powinni być odpowiednio zaznajomieni z aktualnym stanem zagrożenia oraz zasadami postępowania w wypadku wystąpienia wyrzutu gazów i skał lub objawów tego zagrożenia. Prognozy i pomiary dla rozpoznania i kontroli stanu zagrożenia wyrzutami gazów i skał, metody zwalczania tego zagrożenia oraz wyznaczania stref odprężonych w pokładach (złożach) należy wykonywać zgodnie z zasadami określonymi w załączniku nr 15 do rozporządzenia.

§ 16. 1. Ustala się dwie kategorie zagrożenia wyrzutami metanu i skał w podziemnych zakładach górniczych wydobywających węgiel kamienny:

  1)   skłonne do występowania wyrzutów metanu i skał,

  2)   zagrożone wyrzutami metanu i skał.

2. Do kategorii skłonnych do występowania wyrzutów metanu i skał zalicza się pokłady węgla kamiennego lub ich części, w których:

  1)   metanonośność wynosi powyżej 8 m³/Mg, w przeliczeniu na czystą substancję węglową, a zwięzłość węgla jest mniejsza niż 0,3, lub

  2)   metanonośność wynosi powyżej 8 m³/Mg, w przeliczeniu na czystą substancję węglową, a zwięzłość węgla wynosi co najmniej 0,3, ale intensywność desorpcji metanu jest większa niż 1,2 kPa.

3. Do kategorii zagrożonych wyrzutami metanu i skał zalicza się pokłady węgla kamiennego lub ich części, w których:

  1)   wystąpił wyrzut metanu i skał lub

  2)   wystąpił nagły wypływ metanu, lub

  3)   stwierdzono występowanie innych, wymienionych w § 2 pkt 15, objawów wskazujących na wzrost zagrożenia wyrzutami metanu i skał.

4. Do kategorii zagrożonych wyrzutami metanu i skał zalicza się również pokłady węgla kamiennego lub ich części, skłonne do występowania wyrzutów metanu i skał, w których stwierdzono intensywność desorpcji metanu większą niż 1,2 kPa, oraz wystąpiły objawy, o których mowa w § 2 pkt 15.

§ 18. 1. Ustala się dwie kategorie zagrożenia wyrzutami gazów i skał w podziemnych zakładach górniczych wydobywających węgiel kamienny.

2. Do pierwszej kategorii zagrożenia wyrzutami gazów i skał zalicza się pokłady lub ich części, w których nie wystąpiły wyrzuty gazów i skał.

3. Do drugiej kategorii zagrożenia wyrzutami gazów i skał zalicza się:

  1)   pokłady lub ich części, w których wystąpiły wyrzuty gazów i skał,

  2)   pokłady lub ich części, w których nie wystąpiły wyrzuty gazów i skał, ale istnieją objawy określone w § 2 pkt 15.

4. Pokładów lub ich części można nie zaliczać do zagrożonych wyrzutami gazów i skał albo wyłączyć z zaliczenia, jeżeli zostanie stwierdzone przez rzeczoznawcę, że:

  1)   całkowita gazonośność jest mniejsza od 6 m³/Mg czystej substancji węglowej,

  2)   całkowita gazonośność zawiera się w granicach od 6 do 16 m³/Mg czystej substancji węglowej, przy zwięzłości węgla większej od 0,8,

  3)   wyniki prognozy nie wskazują na możliwość wystąpienia zagrożenia wyrzutami gazów i skał.

§ 19. 1. Wyrobiska korytarzowe drążone w pokładach węgla lub ich części, które zostały uznane za zagrożone wyrzutami gazów i skał, oraz wyrobiska kamienne, mające na celu udostępnienie takich pokładów, powinny być zaliczone do odpowiedniego stopnia zagrożenia wyrzutami gazów i skał.

2. Ustala się dwa stopnie zagrożenia wyrobisk wyrzutami gazów i skał.

3. Do pierwszego stopnia zagrożenia wyrzutami gazów i skał zalicza się wyrobiska prowadzone w pokładach lub ich częściach zaliczonych do pierwszej kategorii zagrożenia wyrzutami gazów i skał.

4. Do drugiego stopnia zagrożenia wyrzutami gazów i skał zalicza się:

  1)   wyrobiska prowadzone w częściach pokładu zaliczonych do drugiej kategorii zagrożenia wyrzutami gazów i skał,

  2)   wyrobiska lub ich części drążone w pokładach lub ich częściach zaliczonych do pierwszej kategorii zagrożenia wyrzutami gazów i skał, jeżeli występują w nich, zwiększające to zagrożenie:

a)  wpływ krawędzi eksploatacyjnych,

b)  zaburzenia geologiczne,

c)  otwieranie wyrobiskiem kamiennym pokładów i warstw węgla zagrożonych wyrzutami gazów i skał,

  3)   wyrobiska zaliczone do pierwszego stopnia zagrożenia wyrzutami gazów i skał prowadzone na ich początkowym, dwudziestometrowym odcinku drążenia.

§ 20. Dla każdego wyrobiska zaliczonego do odpowiedniego stopnia zagrożenia wyrzutami gazów i skał kierownik ruchu zakładu górniczego:

  1)   wyznacza granice pól zagrożonych skutkami wyrzutu, obejmujące wyrobiska, oraz - stosownie do potrzeb - strefy zagrożenia gazami na powierzchni wokół szybów,

  2)   oznacza granice, o których mowa w pkt 1, na przestrzennym schemacie wentylacyjnym.

§ 21. Przepisy rozporządzenia o zagrożeniu wyrzutami gazów i skał w podziemnych zakładach górniczych wydobywających węgiel kamienny stosuje się odpowiednio do złóż łupku ogniotrwałego występujących w tych zakładach.

4. ZAGROŻENIE WYBUCHEM PYŁU WĘGLOWEGO

Pyłem węglowym są ziarna węgla przechodzące przez sito o wymiarach oczka 1 x 1 mm.

Pokład węgla zagrożony wybuchem pyłu węglowego - oznacza pokład, w którym stwierdzono zawartość części lotnych w węglu wyższą niż 10 % w bezwodnej i bezpopiołowej substancji węglowej.

 Pył węglowy pochodzący z pokładu zagrożonego wybuchem pyłu węglowego jest bezpieczny, jeżeli zawiera:

- części niepalne stałe w ilości, co najmniej 70 % w polach niemetanowych lub 80 % w polach metanowych,

- wodę wolną pochodzenia naturalnego w ilości uniemożliwiającej przenoszenie wybuchu i pozbawiającej pył węglowy całkowicie lotności.

 

Pył węglowy niebezpieczny - oznacza pył nieodpowiadający warunkom określonym wyżej.

 Strefa zagrożenia wybuchem pyłu węglowego obejmuje wyrobiska górnicze znajdujące się
w zasięgu do 300 m w polach niemetanowych lub do 500 m w polach metanowych od miejsca możliwego zapoczątkowania wybuchu pyłu węglowego.

 

 

 

Pył węglowy powstaje w kopalniach podczas urabiania, wiercenia i transportu urobku od przodka do zakładu przeróbczego.

Wybuch pyłu węglowego jest najsilniejszy, gdy w m³ powietrza znajduje się od 300 do 500 g zawieszonego w nim pyłu węglowego. Dolna granica wybuchowości pyłu węglowego wynosi 50 g/m³ powietrza. Wybuch pyłu węglowego w kopalni jest możliwy tylko wtedy, gdy pył osadzony na spągu wyrobiska, ociosach i obudowie zostanie wzbity w powietrze. Może to nastąpić przy robotach strzałowych, tąpnięciach, wybuchu metanu, wybuchu gazów pożarowych. Prawie zawsze wybuch metanu powoduje wybuch pyłu węglowego dla ochrony przed wybuchem pyłu węglowego można stosować pył kamienny oraz środki chemiczne
dopuszczone do stosowania w zakładach górniczych.

§ 24. Miejscami możliwego zapoczątkowania wybuchu pyłu węglowego są w szczególności:

  1)   miejsca wykonywania robót strzałowych w wyrobiskach zagrożonych wybuchem pyłu węglowego,

  2)   miejsca urabiania węgla,

  3)   miejsca stwierdzonych nagromadzeń metanu w ilości co najmniej 1,5%,

  4)   miejsca nagromadzenia pyłu węglowego niebezpiecznego w ilości co najmniej 500 g/m³ wyrobiska w pyle kopalnianym niezabezpieczonym na długości większej niż 30 m, w wyrobisku, gdzie eksploatowane są maszyny lub urządzenia elektryczne,

  5)   pola pożarowe,

  6)   zbiorniki węgla,

  7)   składy materiałów wybuchowych,

  8)   strefy szczególnego zagrożenia tąpaniami w pokładach drugiej, trzeciej i czwartej kategorii zagrożenia metanowego,

  9)   wyrobiska o nachyleniu większym niż 10° z transportem linowym, kołowym lub kolejkami, w których zainstalowane są kable lub przewody elektryczne.

§ 25. 1. Ustala się dwie klasy zagrożenia wybuchem pyłu węglowego:

a)  pokładów węgla lub ich części,

b)  wyrobisk lub ich części w podziemnych zakładach górniczych wydobywających węgiel kamienny oraz wyrobisk podziemnych lub ich części w odkrywkowych zakładach górniczych wydobywających węgiel brunatny.

2. Do klasy A zagrożenia wybuchem pyłu węglowego zalicza się pokłady węgla lub ich części, wraz z wyrobiskami drążonymi w tych pokładach lub częściach, w których występuje pył węglowy zabezpieczony w sposób naturalny.

3. Do klasy B zagrożenia wybuchem pyłu węglowego zalicza się pokłady węgla lub ich części, wraz z wyrobiskami drążonymi w tych pokładach lub częściach, które nie spełniają wymagań zawartych w ust. 2.

4. Do klasy A zagrożenia wybuchem pyłu węglowego zalicza się wyrobiska lub ich części, w których występuje pył węglowy zabezpieczony w sposób naturalny lub nie ma odcinków z pyłem kopalnianym niezabezpieczonym w sposób naturalny, dłuższych niż 30 m, przy czym odległość między tymi odcinkami nie może być mniejsza niż 100 m.

5. Do klasy B zagrożenia wybuchem pyłu węglowego zalicza się wyrobiska lub ich części, które nie spełniają wymagań zawartych w ust. 4.

§ 26. 1. Niezwłocznie po wykonaniu wyrobisk w pokładzie węgla powinny być przeprowadzone badania pokładu węgla lub jego części pod względem zagrożenia wybuchem pyłu węglowego.

2. Badania pokładu węgla lub jego części powinny być przeprowadzone po wykonaniu co najmniej 300 m wyrobisk w polach niemetanowych lub co najmniej 500 m w polach metanowych.

3. Badania wyrobisk lub ich części poza pokładami węgla powinny być przeprowadzone podczas ich drążenia, a także przy każdej zmianie warunków, które mogą mieć wpływ na ilość gromadzącego się w nich pyłu kopalnianego.

§ 27. Do czasu zaliczenia pokładu węgla lub jego części oraz wyrobiska lub jego części pod względem zagrożenia wybuchem pyłu węglowego podlegają one rygorom określonym dla klasy B zagrożenia wybuchem pyłu węglowego.

5. ZAGROŻENIE WODNE

§ 29. 1. Ustala się trzy stopnie zagrożenia wodnego w podziemnych zakładach górniczych, z zastrzeżeniem § 30.

2. Do pierwszego stopnia zagrożenia wodnego zalicza się złoża lub ich części, jeżeli:

  1)   zbiorniki i cieki wodne na powierzchni są izolowane warstwą skał nieprzepuszczalnych od części górotworu, w obrębie, której wykonano lub planuje się wykonanie wyrobisk, lub

  2)   poziomy wodonośne są izolowane od istniejących oraz projektowanych wyrobisk warstwą skał o wystarczającej miąższości i ciągłości lub z poziomów wodonośnych odprowadzono zasoby statyczne wód, a dopływ z zasobów dynamicznych ma stałe natężenie umożliwiające bieżące odwadnianie wyrobisk lub

  3)   zbiorniki wodne w nieczynnych wyrobiskach są izolowane od istniejących oraz projektowanych wyrobisk warstwą skał o wystarczającej miąższości i ciągłości lub zostały odwodnione.

3. Do drugiego stopnia zagrożenia wodnego zalicza się złoża lub ich części, jeżeli:

  1)   zbiorniki i cieki wodne na powierzchni oraz podziemne zbiorniki wodne mogą w sposób pośredni, w szczególności przez infiltrację lub przeciekanie, spowodować zawodnienie wyrobisk lub

  2)   w stropie lub spągu złoża albo części górotworu, w której są wykonane lub przewidziane do drążenia wyrobiska, istnieje poziom wodonośny typu porowego, nieoddzielony wystarczającą pod względem miąższości i ciągłą warstwą izolującą od złoża albo wyrobisk, lub

  3)   występują uskoki wodonośne rozpoznane pod względem zawodnienia i lokalizacji, lub

  4)   występują otwory wiertnicze niezlikwidowane prawidłowo albo nie ma danych o sposobie ich likwidacji, jeżeli otwory te stwarzają możliwość przepływu wód z powierzchniowych lub podziemnych zbiorników wodnych oraz poziomów wodonośnych.

4. Do trzeciego stopnia zagrożenia wodnego zalicza się złoża lub ich części, jeżeli:

  1)   zbiorniki lub cieki wodne na powierzchni stwarzają możliwość bezpośredniego wdarcia się wody do

wyrobisk lub

2. w stropie lub spągu złoża albo części górotworu, w której są wykonywane lub przewidywane do drążenia

wyrobiska, istnieje poziom wodonośny typu szczelinowego lub szczelinowo-kawernistego, nieoddzielony

wystarczającą pod względem miąższości i ciągłą warstwą izolującą od złoża albo wyrobisk, lub

3. w części górotworu, w której wykonano lub planuje się wykonanie wyrobisk, albo w ich bezpośrednim

sąsiedztwie występują zbiorniki wodne zawierające wodę pod ciśnieniem w stosunku do spągu tych

wyrobisk, lub

  4)   występują uskoki wodonośne o niedostatecznie rozpoznanym zawodnieniu bądź lokalizacji, lub

  5)   istnieje możliwość wdarcia się wody lub wody z luźnym materiałem z innych źródeł niż określone w pkt 1-4.

LITERATURA

• Zbigniew Nędza, Franciszek Rosiek „Wentylacja kopalń cz.I ”

• Antoni Goszcz, „Elementy mechaniki skał oraz tąpania w polskich kopalniach węgla i miedzi”

Wydawnictwao Instytutu Gospodarki Surowcami mineralnymi i Energią PAN, Kraków 1999

• Jan Pawiński „Przewietrzanie kopalń”

• Wikipedia

• Rozporządzenie Ministra Spraw Wewnętrznych i Administracji z dnia 14 czerwca 2002 r. W

sprawie zagrożeń naturalnych w zakładach górniczych. (dz. U. Z dnia 1 lipca 2002 r.)

• www.wentnet.pl

• Przepisy bezpieczeństwa i higieny pracy oraz bezpieczeństwa pożarowego w podziemnych zakładach

Górniczych.

• Rudolf Ostrihansky- „Eksploatacja podziemna złóż węgla kamiennego”

4

---