4.1. Zagrożenie zawałami, tąpaniami oraz wyrzutami gazów i skał

Zagrożenia naturalne

Źródłem naturalnych zagrożeń górniczych są naturalne cechy i właściwości górotworu, a czynnik techniczny jest jedynie siłą sprawczą ich ujawniania się w wyrobiskach górniczych. W zależności od lokalnego charakteru środowiska (górotworu) oraz rodzaju i intensywności prowadzonej działalności ich liczba i nasilenie mogą być bardzo zróżnicowane.

Do głównych zagrożeń naturalnych zalicza się: zagrożenia zawałami, tąpaniami, wyrzutami gazów i skał, wybuchy gazów i pyłu węglowego, zagrożenia gazowe, metanowe, wodne. W większości kopalń mamy współwystępowanie kilku zagrożeń jednocześnie.

Zagrożenia naturalne, których jednoczesna obecność może poprzez wzajemne na siebie oddziaływanie wpływać na intensywność ich występowania nazywamy zagrożeniami skojarzonymi. Teoretycznie zagrożenia skojarzone mogą występować wszędzie i zawsze tam, gdzie występują co najmniej dwa zagrożenia naturalne. Wzajemne związki między zagrożeniami naturalnymi w kopalniach są przyczyną największych katastrof górniczych (np. wybuch metanu i pyłu węglowego w listopadzie 2006r. w kopalni „Halemba").

Poziom zagrożeń naturalnych występujących w danym rejonie kopalni narzuca stosowanie odpowiedniej profilaktyki dla zwalczania poszczególnych zagrożeń. Należy pamiętać jednak, aby działania profilaktyczne prowadzone z uwagi na jedno zagrożenie, nie powodowały wzrostu drugiego zagrożenia.

Zagrożenia zawałami

Zagrożenie zawałami jest podstawowym zagrożeniem występującym w górnictwie podziemnym zarówno węglowym jak i innych surowców kopalnych. Rokrocznie notowanych jest wiele wypadków z udziałem ludzi, powodowanych niekontrolowanym opadem skał do przestrzeni roboczej wyrobisk górniczych. Na występowanie zawałów w wyrobiskach mają wpływ czynniki zarówno naturalne jak i techniczne powodowane działalnością górniczą.

W przypadku większości zawałów można przyjąć, że o ich zaistnieniu zadecydowała nieprawidłowo wykonana bądź dobrana obudowa wyrobiska lub jego fragmentu w odniesieniu do warunków, w jakim zostało ono wykonane.

W górotworze zalegającym nad pokładem wyróżnia się dwa rodzaje warstw stropowych, tj. strop bezpośredni oraz strop zasadniczy.

Przez strop bezpośredni rozumie się zespół warstw zalegających tuż nad pokładem i załamujących się (rabujących się) do wybranej przestrzeni (za frontem wybierania) po usunięciu obudowy. Strop bezpośredni tworzyć mogą jedynie warstwy zdolne do samorabowania. Taką zdolność mają warstwy o niedużej grubości i o wyraźnej łupności, np. słabe łupki. Często w literaturze górniczej strop bezpośredni zwany jest stropem zawałowym.

Przez strop zasadniczy rozumie się warstwy skał zalegające powyżej stropu bezpośredniego, które nie ulegają rabowaniu, lecz odkształcają się w kierunku wybranej przestrzeni i załamują się jedynie wzdłuż płaszczyzn pomniejszonej wytrzymałości (tzw. płaszczyzn łupności lub kliważu), zachowując przy tym ciągłość geometryczną. Załamywanie się tych warstw występuje po wybraniu pokładu na większej przestrzeni, przekraczającej z reguły kilkadziesiąt metrów.

Przy wybieraniu pokładu systemem ścianowym zawał następuje systematycznie w ślad za posuwającą się ścianą. Załamujące się skały, krusząc się zwiększają swoją objętość i wypełniają wolną przestrzeń po wybraniu węgla. Następuje tu tzw. samopodsadzanie. Dokładne samopodsadzanie przez zawał uzyskuje się wtedy, gdy w stropie znajdują się skały kruche, łatwo łamiące się o grubości pięciokrotnie większej od grubości wybieranego pokładu.

W trakcie prowadzenia ściany wybieranej na zawał, w przypadku braku pełnego zawału występują niekorzystne wzrosty ciśnienia na obudowie ścianowej jak i na czole ściany. W celu minimalizacji skutków braku zawału należy podejmować działania dla spowodowania zawału poprzez szczelinowanie górotworu, roboty strzałowe.

Przy strzelaniu zawałowym, tj. mającym na celu wywołanie zawału w wybranej części pokładu, można stosować otwory krótkie i długie. Otwory krótkie (2-3 m) wierci się wówczas, gdy w stropie bezpośrednim zalegają skały słabsze lub cienka warstwa skały bardziej zwięzłej. Strzelanie otworami krótkimi w stropie przy wybieraniu węgla przeprowadza się przeważnie zaraz po wyrabowaniu obudowy w ścianie. Otwory długie mogą być wiercone ze ściany albo z chodników. Otwory ze ściany mogą być wiercone prostopadle do linii zawału lub pod pewnym kątem do tej linii. W celu uzyskania pełnego zawału wierci się je w głąb stropu na głębokość równą czterokrotnej wysokości ściany.

Pojęcie zawału odnosimy do pewnego zdarzenia, którego skutkiem jest utrata stanu technicznego danego wyrobiska lub jego części jako konstrukcji. Z reguły utrata funkcjonalności związana jest z wypełnieniem części lub całości przekroju wyrobiska rumoszem skalnym na ogół połączonego z lokalnym uszkodzeniem obudowy.

Przyczynami naturalnymi mającymi wpływ na powstanie zawałów ma budowa geologiczna górotworu, zwłaszcza skał stropowych w otoczeniu wyrobiska górniczego. Stropy słabe, o małej zwięzłości są bardziej podatne na wystąpienie zawałów. Występowanie w sąsiedztwie wyrobisk zaburzeń geologicznych takich jak uskoki, wymycia, lub zafałdowania warstw stropowych powoduje wzrost zagrożenia zawałami.

W fazie projektowania wyrobiska powinno się tak dobrać obudowę do panujących w górotworze warunków górniczo geologicznych, aby nie występowała możliwość powstania zawału w całym okresie użytkowania tego wyrobiska.

Przyczynami górniczymi występowania zawałów mo że być między innymi:

• niewłaściwie dobrana obudowa do warunków panujących w wyrobisku (brak rozeznania do występujących zaburzeń geologicznych, nie uwzględnienie wzrostu ciśnienia górotworu związanego z prowadzonymi w rejonie robotami górniczymi, okresu użytkowania obudowy),

• niewłaściwe wykonywanie obudowy wyrobiska (pustki za obudową, brak podparcia stropu, brak przewidywanych wzmocnień obudowy, słabo dokręcone zamki obudowy i inne),

• wydłużany czas utrzymania wyrobiska,

• brak koordynacji prowadzonych robót górniczych, powodujących wzrost ciśnienia górotworu,

• brak kontroli stanu obudowy wyrobisk,

Przez zawał w wyrobisku, w którym prowadzone są roboty górnicze (w sensie zagrożenia), rozumie się niezamierzone grawitacyjne przemieszczenie się do wyrobiska mas skalnych lub kopaliny ze stropu, albo ociosu w stopniu powodującym niemożność przywrócenia pierwotnej funkcji wyrobiska w czasie krótszym niż 8 godzin.

Zagrożenie tąpaniami

Tąpaniami nazywamy zjawisko, w czasie którego następuje gwałtowne zruszenie struktury skał pod wpływem ciśnienia przekraczającego ich wytrzymałość na ściskanie, a objawiające się nagłym momentalnym przemieszczeniem gruzu skalnego do wyrobiska.

Tąpaniom towarzyszy potężny huk z podmuchem i wstrząs. Tąpania są poprzedzane objawami wzmożonego ciśnienia, np. wyciskaniem spągu, łamaniem obudowy, odpryskiwaniem węgla, trzaskami węgla oraz trzaskaniem i szmerami w górotworze.

Wstrząs górotworu to wyładowanie energii nagromadzonej w górotworze, objawiające się drganiem górotworu i zjawiskami akustycznymi, nie powodujące pogorszenia funkcjonalności wyrobisk i bezpieczeństwa ich użytkowania.

Odprężenie w wyrobisku to zjawisko dynamiczne spowodowane wstrząsem górotworu, w wyniku którego wyrobisko lub jego odcinek uległo uszkodzeniu, nie powodując utraty jego funkcjonalności lub bezpieczeństwa jego użytkowania.

Tąpnięcie jest to zjawisko dynamiczne spowodowane wstrząsem górotworu, w wyniku którego wyrobisko lub jego odcinek uległo gwałtownemu zniszczeniu lub uszkodzeniu, w następstwie czego nastąpiła całkowita lub częściowa utrata jego funkcjonalności lub bezpieczeństwa jego użytkowania.

Przez zagrożenie tąpaniami rozumiemy możliwość wystąpienia tąpnięcia w rezultacie niekorzystnych warunków górniczo- geologicznych w wyrobisku lub jego otoczeniu.

Skłonność górotworu do tąpań oznacza zdolność do kumulowania energii w górotworze lub skałach i nagłego jej wyzwolenia w momencie zmiany lub zniszczenia ich struktury.

Przez odprężenie partii złoża (pokładu) rozumie się dokonanie takich zabiegów technicznych w tej partii złoża (pokładu) lub jego sąsiedztwie, w szczególności eksploatację sąsiednich pokładów lub wykonanie strzelań powodujących destrukcję górotworu, których skutkiem jest pozbawienie tej partii złoża (pokładu) zdolności do kumulowania energii lub obniżenia tej zdolności.

Przyczyny powstawania tąpań

Występowanie tąpań związane jest z pewnymi warunkami naturalnymi złoża, jak również warunkami górniczymi, wytworzonymi przez eksploatację.

Do warunków naturalnych mających wpływ na występowanie tąpań zalicza się:

- głębokość zalegania pokładu - w myśl przepisów od głębokości 400 m należy prowadzić ocenę zagrożenia,

• budowę geologiczną złoża,

• obecność mocnych warstw w stropie pokładu a także w spągu,

• dużą skłonność niektórych pokładów do tąpań,

• zaburzenia tektoniczne w budowie złoża (niecki, uskoki, nasunięcia, zmiany upadu, grubości i inne).

Do najważniejszych warunków górniczych powodujących tąpania należą:

1. Koncentracja naprężeń, która mo że występować:

• w pozostawionych resztkach eksploatowanego pokładu tąpiącego,

• w partiach pokładu tąpiącego leżącego nad lub pod pozostawionymi resztkami w sąsiednich pokładach,

• pod lub nad krawędziami eksploatacji,

• przy nadmiernym zagęszczeniu frontów eksploatacji,

• przy równoczesnym prowadzeniu eksploatacji w kilku pokładach, w partiach leżących nad sobą lub w odległości poziomej do 200 m, zwłaszcza w przypadku różnych kierunków eksploatacji.

2. Osłabienie calizny węglowej na skutek:

• nadmiernego rozcięcia złoża chodnikami,

• prowadzenia wyrobisk w poprzek uławicenia,

• nadmiernie rozwiniętego frontu eksploatacji,

• zbyt intensywnego postępu eksploatacji,

• nieszczelnej podsadzki hydraulicznej,

• niewłaściwego zawału stropu lub źle wykonanej podsadzki.

Stopnie zagrożenia tąpaniami

Zgodnie z Rozporządzeniem Ministra Spraw Wewnętrznych i Administracji z dnia 6 października 2003r. w sprawie zagrożeń naturalnych w zakładach górniczych [14, 15], mamy trzy stopnie zagrożenia tąpaniami w podziemnych zakładach górniczych wydobywających węgiel kamienny.

Do pierwszego stopnia zagrożenia tąpaniami zalicza się pokłady lub ich części zalegające w górotworze skłonnym do tąpań, w których:

1) dokonano odprężenia:

1. przez wybranie pokładu odprężającego z zawałem stropu w odległości nie większej niż 50 m pod pokładem odprężanym lub 20 m nad tym pokładem,

2. przez wybranie pokładu odprężającego z podsadzką hydrauliczną w odległości nie większej niż 30 m pod pokładem odprężanym lub 15 m nad tym pokładem,

3. w przypadku grubego pokładu — przez czyste wybranie warstwy tego pokładu,

4. nie zachowując parametrów określonych w lit. a)—c), ale wyniki badań i opinia rzeczoznawcy uzasadniają takie zaliczenie w związku z występującymi warunkami geologiczno-górniczymi oraz własnościami geomechanicznymi pokładu i skał otaczających a po odprężeniu tąpania nie występują,

2) nie dokonano odprężenia, ale wyniki badań i opinia rzeczoznawcy uzasadniają takie
zaliczenie w związku z występującymi warunkami geologiczno-górniczymi oraz
własnościami geomechanicznymi pokładu i skał otaczających.

Skuteczność odprężenia, o którym mowa w pkt. 1 lit. a)—c), powinna być potwierdzona badaniami geofizycznymi lub metodami analitycznymi, z częstotliwością określoną przez kierownika ruchu zakładu górniczego na podstawie opinii kopalnianego zespołu do spraw tąpań.

Do drugiego stopnia zagrożenia tąpaniami zalicza się pokłady lub ich części zalegające w górotworze skłonnym do tąpań, w których nie dokonano odprężenia przez wybranie pokładu sąsiedniego, ale wyniki badań i opinia rzeczoznawcy uzasadniają takie zaliczenie w związku z występującymi warunkami geologiczno-górniczymi oraz własnościami geomechanicznymi pokładu i skał otaczających.

Do trzeciego stopnia zagrożenia tąpaniami zalicza się pokłady lub ich części zalegające w górotworze skłonnym do tąpań, w których nie dokonano odprężenia przez wybranie pokładu sąsiedniego lub wystąpiło tąpnięcie, pomimo dokonanego wcześniej odprężenia.

Ustalono również trzy stopnie zagrożenia tąpaniami w podziemnych zakładach górniczych wydobywających rudy miedzi [14 § 6]

Ocena stanu zagrożenia tąpaniami

Ocenę stanu zagrożenia tąpaniami prowadzi się w dwóch zasadniczych grupach.

Ocenę potencjalnego stanu zagrożenia tąpaniami, dokonuje się metodą rozeznania górniczego. Jest ona przede wszystkim wykorzystywana na etapie projektowania robót górniczych, dla doboru długookresowych metod zwalczania bądź ograniczania stanu zagrożenia poprzez optymalizację kolejności wybierania pokładów, lokalizacji wyrobisk, doboru systemu eksploatacji, metod i środków drążenia, obudowy wyrobisk, itp.

Grupą metod oceny rzeczywistego zagrożenia tąpaniami, to jest metodą sejsmologiczną, sejsmoakustyczną i wierceń małośrednicowych oraz ich wspólnej interpretacji w metodzie sumarycznej. Metody te służą do bieżącego badania stanu zagrożenia i jego zmian w trakcie prowadzenia robót górniczych oraz doboru doraźnych, aktywnych metod i środków ograniczania stanu zagrożenia. Potencjalny stan zagrożenia uwzględnia się przy ocenie rzeczywistego stanu zagrożenia.

O zaliczeniu pokładów do poszczególnych stopni zagrożeń decyduje naturalna skłonność pokładów do tąpań, stan naprężeń w nich występujących oraz fakt uprzedniego występowania tąpań. Fakt zaliczenia określonej części pokładu do danego stopnia zagrożenia jest dosyć luźno związany z rzeczywiście stwierdzanym później zagrożeniem. Konsekwencją zaliczenia jest jedynie wymuszenie stosowania pewnych ograniczeń w prowadzeniu robót górniczych i zabezpieczeń techniczno - organizacyjnych, które mogą wstępnie ograniczać zagrożenie tąpaniami.

Realnie istniejący stan zagrożenia tąpaniami ocenia się metodą kompleksową, na którą składają się metody szczegółowe:

• rozeznania górniczego, (ocena potencjalnego zagrożenia tąpaniami),

• sejsmologiczna,

• sejsmoakustyczna,

• wierceń małośrednicowych.

W uzasadnionych przypadkach, do oceny zagrożenia metodą kompleksową można również wykorzystać inne metody, jak: wzbudzonej aktywności sejsmicznej, sejsmoakustyczną w skałach otaczających pokład, sejsmiczną, elektrooporową, grawimetryczną, tensometryczną, konwergencji i analityczne.

Stan rzeczywistego zagrożenia tąpaniami określa się o punktację jednostkową podanej dla każdej metody szczegółowej lub metody uzupełniającej, posiadającej określone wartości kryterialne podziału na odpowiednie stany zagrożenia tąpaniami, to jest od stanu a do stanu d. Suma punktów jednolitej punktacji metod szczegółowych — stanowi podstawę określenia metodą kompleksową oceny rzeczywistego stanu zagrożenia tąpaniami.

Metoda sejsmologii górniczej polega na rejestracji i analizie wstrząsów górotworu występujących w kopalni. Podstawą fizyczną stosowania tej metody do oceny stanu zagrożenia tąpaniami jest występowanie związku między wstrząsami a tąpaniami.

Metoda sejsmoakustyczna polega na pokładowym badaniu emisji sejsmoakustycznej (mikropęknięcia i pęknięcia w węglu o niskiej energii) w rejonach zagrożonych tąpaniami. Zmiany aktywności sejsmoakustycznej korelują się ze zmianami naprężeń i mogą wcześniej sygnalizować moment nagłego wyzwolenia energii np. wstrząsu lub tąpnięcia.

Metoda wiercenia otworów mało średnicowych polega na wierceniu otworów w przyociosowych częściach pokładu i mierzeniu objętości uzyskanych zwiercin z każdego metra otworu. Sondaż ten pozwala na wykrywanie w pokładach węglowych stref wzmożonych naprężeń w przyociosowej części wyrobiska . Pozwala również na obserwację przemieszczania się tych stref. Metodą tą określa się odległość strefy koncentracji naprężeń od ociosu wyrobiska, zwaną w skrócie strefą.

Odległość dopuszczalna strefy od ociosu wyrobiska uzależniona jest od wysokości wyrobiska M wyrażonej w metrach. Obecność strefy w trakcie wiercenia w pokładzie stwierdza się w oparciu o burzliwy przebieg wierceń (stuki, trzaski, wciąganie wiertła, wzrost granulacji zwiercin, częściowe lub całkowite zakleszczenie wiertła, lub występowanie krytycznego wychodu zwiercin, Q_kr > 6 l/m przy średnicy raczka 42 mm i Q_kr > 8 l/m przy średnicy raczka 48 mm.

Geotomografia sejsmiczna polega na prześwietleniu złoża w celu określenia wyprzedzającej oceny stanu zagrożenia tąpaniami.

Tabela 1. Skala oceny metodą wiercenia otworów małośrednicowych stanu zagrożenia tąpaniami.[17]

Stan zagro żenia	Wyniki wierceń mało średnicowych w wyrobisku górniczym lub jego odcinku w jednym cyklu wierceniowym	Stan zagrożenia tąpaniami w wyrobisku górniczym
a	Jeżeli w żadnym z otworów wykonanych do głę bokości 3,4 M nie stwierdza się strefy wzmo żonych naprężeń.	niezagrożone
b	Jeżeli tylko w jednym pasie* pomiarowym stwierdza się występowanie strefy pomiędzy 1,5 M i 3,4 M, a w pozostałych nie stwierdza się jej występowania do głę bokości 3,4 M.	słabo zagrożone
c	Jeżeli co najmniej w dwóch pasach pomiarowych stwierdza się występowanie strefy pomiędzy 1,5 M i 3,4 M, ale w żadnym z otworów nie stwierdza się strefy w odległości mniejszej od 1,5 M.	średnio zagrożone
d	Jeżeli co najmniej w jednym z wykonanych otworów stwierdza się występowanie strefy do głę bokości 1,5 M potwierdzonej otworem kontrolnym.	silnie zagrożone

Zasady postępowania w zależności od stwierdzonego zagrożenia tąpaniami wyrobiska:

• wyrobisko niezagrożone tąpnięciem (stan a), wszelkie roboty mogą być prowadzone zgodnie z ustaloną technologią,

• wyrobisko słabo zagrożone tąpnięciem (stan b), wszelkie roboty mogą być prowadzone zgodnie z ustaloną technologią, należy wzmóc nadzór nad obserwacjami stanu zagrożenia tąpaniami i technologią wykonywania robót górniczych,

• wyrobisko średnio zagrożone tąpnięciem (stan c), dalsze prowadzenie robót powinno odbywać się z zastosowaniem profilaktyki ustalonej dla takiego stanu oraz dokumentowaniem wyników obserwacji i pomiarów kontrolnych przynajmniej metodą w oparciu o którą określono stan zagrożenia i nie stwierdzeniu dalszego wzrostu zagrożenia,

• wyrobisko silnie zagrożone tąpnięciem (stan d), należy zatrzymać roboty technologiczne, a załogę niezwłocznie wycofać w miejsce bezpieczne. Kierownik Ruchu Zakładu Górniczego powinien ustalić metody i środki ograniczenia stanu zagrożenia oraz metody kontroli skuteczności zastosowanej profilaktyki i określić liczbę załogi zatrudnionej przy pracach profilaktycznych.

Sposoby zapobiegania tąpaniom

Zasadniczym środkiem walki z tąpaniami jest obniżenie ciśnienia eksploatacyjnego. Można to uzyskać przy właściwej eksploatacji poszczególnych pokładów, powodującej wyłączenie lub minimalizację przyczyn wzrostu zagrożenia tąpaniami, poprzez:

• unikanie pozostawiania nie wybranych resztek,

• stosowanie wybierania jednoskrzydłowego, a nie dwuskrzydłowego, które prowadzi do pozostawiania resztki przy pochylni,

• prowadzenie eksploatacji w kierunku od starych zrobów ku caliźnie, a nie odwrotnie, gdyż ten ostatni sposób stwarza resztkę; z tego też powodu w systemie poprzecznym nie należy prowadzić ściany aż do starych zrobów wyższego piętra, lecz należy ją zatrzymać w odległości równej przynajmniej długości ściany; a każdym razie nie mniejszej niż 40 m, zaś resztkę wybrać posuwając się frontem po rozciągłości w kierunku calizny,

• stosowanie systemów eksploatacji o prostej linii frontu, z pozostawieniem chodników w podsadzce; przepisy górnicze nakazują, aby wybieranie pokładów węgla zagrożonych tąpaniami prowadzić systemami ścianowymi,

• stosowanie odprężania pokładów, w pierwszej kolejności wybieramy pokład odprężający,

• nie dopuszczanie aby przy eksploatacji pokładów węgla zagrożonych tąpaniami dochodziło do krzyżowania się, wyprzedzania lub mijania frontów eksploatacyjnych w pokładach zalegających we wzajemnej odległości mniejszej niż 200 m,

• właściwa koordynacja robót górniczych (często kolejność wykonywania robót górniczych należy uzgadniać pomiędzy sąsiednimi kopalniami),

• stosowanie w pokładach węgla zaliczonych do II i III stopnia zagrożenia tąpaniami, w wyrobiskach korytarzowych, obudowy stalowej podatnej lub z ograniczoną podatnością,

• stosowanie przy drążeniu wyrobiska korytarzowego w poprzek uławicenia grubego pokładu węgla zaliczonego do II i III stopnia zagrożenia tąpaniami, obudowy zamkniętej lub odpowiednio wzmocnionej,

• utrzymywanie w pokładach węgla lub ich częściach, zaliczonych do II lub III stopnia zagrożenia tąpaniami, rozpiętości wyrobiska ścianowego nie przekraczającego:

1. 6 m — przy wybieraniu pokładu z zawałem stropu licząc od ociosu węglowego do linii zawału,

2. 6 m — przy wybieraniu z podsadzką suchą,

3. 10 m — przy wybieraniu z podsadzką hydrauliczną, licząc od czoła ściany do linii szczelnej podsadzki.

Profilaktyka prowadzenia robót górniczych w rejonach o dużym zagrożeniu tąpaniami polega między innymi na:

• wyznaczaniu stref szczególnego zagrożenia tąpaniami,

• wyznaczaniu odcinków wyrobisk, w których obowiązuje całkowity zakaz przebywania załogi w czasie prowadzenia robót eksploatacyjnych,

• ustaleniu zasad przebywania i poruszania się załogi w zagrożonym rejonie,

• stosowaniu telewizji przemysłowej w celu wyeliminowania stałych stanowisk pracy w zagrożonym rejonie,

• prowadzeniu cyklicznych jak i doraźnych strzelań odprężających, które mają sprowokować występowanie wstrząsów,

• nawadnianiu pokładów, szczelinowaniu,

• ciągłej kontroli rzeczywistego stanu zagrożenia tąpaniami metodą kompleksową.

Skutki i zagrożenia wentylacyjne spowodowane tąpnięciem w wyrobisku przewietrzanym wentylacją odrębną:

1. Wyrobisko, w którym nastąpiło tąpnięcie, ulega zniszczeniu, podobnie jak znajdujący się w nim sprzęt, urządzenia, rurociągi wraz z lutniociągami.

2. W wyrobisku pozbawionym przewietrzania może wystąpić atmosfera niezdatna do oddychania, załoga powinna być wyposażona w tlenowe aparaty ucieczkowe (w pokładach metanowych i tąpiących przepisy zabraniają stosować aparaty ucieczkowe filtrujące).

3. Prowadząc akcję ratowniczą należy w pierwszej kolejności przywrócić wentylację lutniową; do wyrobisk nie przewietrzanych mogą wchodzić tylko ratownicy wyposażeni w tlenowe aparaty ratownicze, w czasie akcji ratowniczej za zgodą kierownika akcji i na warunkach przez niego ustalonych.

Skutki i zagrożenia wentylacyjne spowodowane tąpnięciem w wyrobiskach w opływowym prądzie powietrza:

1. Odcinek wyrobiska w którym wystąpiło tąpnięcie ulega zniszczeniu, podobnie jak znajdujący się tam sprzęt, maszyny i urządzenia.

2. W wyrobisku tym, jak również w całej bocznicy obejmującej to wyrobisko, może wystąpić brak przepływu powietrza, a w konsekwencji wszystkie wyrobiska w tej bocznicy zostaną zagazowane.

3. Wyrobisko, które uległo zniszczeniu (powstała tama wentylacyjna), może spowodować poważne zaburzenia w sieci wentylacyjnej poprzez wypchnięcie jednorazowe, jak również stale zwiększone wyciskanie gazów zrobowych do czynnych wyrobisk z wentylacją opływową, w tym rejonie lub rejonach mających połączenia poprzez zroby, uskoki itp.

4. Odcinek wyrobiska (tama wentylacyjna) może również spowodować zmiany kierunków przepływu powietrza w innych wyrobiskach górniczych, przyczynić się do wzrostu zagrożenia pożarowego.

5. Prowadząc akcję ratowniczą trzeba dokładnie ustalić strefę zagrożenia i zabezpieczyć ją posterunkami obstawy; zwrócić szczególną uwagę na zmiany wentylacyjne, aby przypadkowo nie wejść do wyrobisk, gdzie atmosfera jest niezdatna do oddychania; pamiętać należy, że w przypadku tąpnięcia prowadzimy przede wszystkim akcję przywrócenia właściwej wentylacji wyrobisk.

Zagrożenie wyrzutami gazów i skał

Przez wyrzut gazów i skał rozumie się dynamiczne przemieszczenie rozkruszonych skał lub węgla z calizny do wyrobisk przez energię gazów wydzielonych z górotworu w wyniku działania czynników geologiczno — górniczych, które mogą spowodować efekty akustyczne, podmuch powietrza, uszkodzenie obudowy i urządzeń, powstanie kawerny powyrzutowej, zaburzenie w przewietrzaniu wyrobisk, powstanie wybuchowego nagromadzenia metanu lub atmosfery niezdatnej do oddychania.

Przez wypływ gazów rozumie się przebiegające w krótkim czasie intensywne wydzielanie się gazów z górotworu, które może spowodować w wyrobisku wybuchowe nagromadzenie metanu lub powstanie atmosfery niezdatnej do oddychania, nie związane ze skutkami zawału, tąpnięcia i odgazowania urobionych skał albo węgla lub z zaburzeniami w przewietrzaniu wyrobiska.

Kawerna powyrzutowa to pustka w stropie, spągu lub ociosie wyrobiska powstała po wyrzucie gazów i skał.

Objawami wskazującymi na zwiększone zagrożenie wyrzutami gazów i skał są:

1. zwiększone ilości zwiercin, wydmuchy zwiercin i gazów, zakleszczenie lub wypychanie wiertła w czasie wiercenia otworów,

2. odpryskiwanie węgla z ociosów i czoła przodka oraz trzaski w głębi górotworu,

3. zwiększone wydzielanie gazów po robotach strzałowych,

4. zwiększenie ilości urobku i jego rozrzucenie na większą odległość od przodka przy tej samej technologii wykonywania robót strzałowych,

5. zmniejszenie zwięzłości i zmiany struktury węgla w czasie prowadzenia wyrobiska.

Dla kopalń wydobywających węgiel kamienny ustalono dwie kategorie zagrożenia wyrzutami gazów i skał.

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

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 wskazujące na zwiększone zagrożenie wyrzutami gazów i skał.

Dla zakładów górniczych wydobywających węgiel kamienny ustalono również dwie kategorie zagrożenia wyrzutami metanu i skał.

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

1. metanonośność wynosi powyżej 8 m³/Mg, w przeliczeniu na czystą substancję węglową, a zwięzłość węgla jest mniejsza niż 0₃,3, 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.

Do kategorii zagrożonych wyrzutem 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 objawów wskazujących na wzrost zagrożenia wyrzutami metanu i skał.

Dla każdego wyrobiska zaliczonego do odpowiedniego stopnia zagrożenia wyrzutami gazów i skał wyznaczane są granice pól zagrożonych skutkami wyrzutu, które obejmują to wyrobisko jak również wyrobiska odprowadzające powietrze z tych wyrobisk łącznie z szybem wydechowym i strefą na powierzchni wokół tego szybu. Granice te należy przedstawiać na przestrzennym schemacie wentylacyjnym.

Ustalono również trzy kategorie zagrożenia wyrzutami gazów i skał w podziemnych źródłach górniczych wydobywających sól [14 § 922]

Stosowane sposoby zapobiegania zagrożeniom związanym z wyrzutami gazów i skał w kopalniach węglowych, to:

• wyprzedzające wybieranie pokładu odprężającego - znajdującego się w pobliżu pokładu chronionego - uznanego za silniej wyrzutowy,

• prowadzenie eksploatacji systemami ścianowymi z chodnikami wyprzedzającymi,

• stosowanie metody otworów wyprzedzających,

• stosowanie strzelań odprężających,

- stosowanie strzelań prowokujących. Schemat przestrzenny sieci wentylacyjnej

Mapy pokładowe umożliwiają sporządzenie schematu przestrzennego sieci wentylacyjnej.

Schemat przestrzenny (rys. 2) ma za zadanie przedstawić przestrzenny obraz wszystkich czynnych wyrobisk w kopalni.

Ze schematu przestrzennego sieci ma jasno wynikać wznoszący czy schodzący charakter prądów powietrza w kopalni. Sposób wykonania tego schematu należy dostosować do lokalnych warunków, jak np. nachylenie pokładów, zmiana rozciągłości pokładu, lokalna niecka, uskoki itp., przy czym na ogół należy przestrzegać następujących zasad:

— szyby i szybiki rysuje się pionowo, najczęściej liniami podwójnymi,

• 
  przekopy poziome i chodniki węglowe wykonane po rozciągłości kreśli się poziomymi liniami, przy czym chodniki rysuje się liniami pojedynczymi, przekopy natomiast liniami pojedynczymi lub podwójnymi,

• przecznice oraz wyrobiska pochyłe wykonane w kamieniu rysuje się liniami pojedynczymi lub podwójnymi wykonanymi pod kątem 30^o w stosunku do przekopów i chodników,

• wyrobiska pochyłe (dowierzchnie i upadowe) kreśli się pojedynczymi liniami pod kątem 60^o w stosunku do chodników i przekopów oraz

Zagrożenia gazowe w górnictwie

Powietrze kopalniane

Powietrze kopalniane jest mieszaniną powietrza atmosferycznego i gazów wydzielających się w kopalni. We wszystkich dost ępnych wyrobiskach i pomieszczeniach [12, Dział IV paragraf 187] powietrze kopalniane powinno zawierać minimum 19 % tlenu a najwyższe dopuszczalne stężenia gazów szkodliwych dla człowieka nie mogą przekraczać wartości podanych w tabeli.

Tabela 2. Najwyższe dopuszczalne stężenia gazów szkodliwych dla człowieka w powietrzu kopalnianym. [12]

Rodzaj gazu	NDS [mg/m^3] [% obj]	NDS [mg/m^3] [ppm]	NDSCh [ % obj]	NDSCh [ppm] [mg/m^3]
Dwutlenek węgla - CO2	1,0		1,0
Tlenek węgla - CO	0,0026	30	0,015	180
Tlenki azotu - NO, NO2	0,00026	5	0,00052	10
Dwutlenek siarki - SO2 Siarkowodór - H2S	0,000075 0,0007	2 10	0,00019 0,0014	5 20

Skróty wymienione w tabeli oznaczają: NDS - najwyższe dopuszczalne stężenie średnioważone

NDSCh - najwyższe dopuszczalne stężenie chwilowe w czasie nie dłuższym niż 30 minut w okresie zmiany roboczej.

Rozporządzenie Ministra Pracy i Polityki Społecznej z dnia 29 listopada 2002 r. w sprawie najwyższych dopuszczalnych stężeń i natężeń czynników szkodliwych dla zdrowia w środowisku pracy [13], określa najwyższe dopuszczalne stężenia dla czynników chemicznych i pyłów oraz najwyższe dopuszczalne natężenia dla czynników fizycznych.

Najwyższe dopuszczalne stężenie (NDS) - to wartość średnia ważona stężenia, którego oddziaływanie na pracownika w ciągu 8-godzinnego dobowego i przeciętnego tygodniowego wymiaru czasu pracy, określonego w Kodeksie pracy, przez okres jego aktywności zawodowej nie powinno spowodować ujemnych zmian w jego stanie zdrowia oraz w stanie zdrowia jego przyszłych pokoleń.

Najwyższe dopuszczalne stężenie chwilowe (NDSCh), to wartość średnia stężenia, które nie powinno spowodować ujemnych zmian w stanie zdrowia pracownika, jeżeli występuje w środowisku pracy nie dłużej niż 15 minut i nie częściej niż 2 razy w czasie zmiany roboczej, w odstępie czasu nie krótszym niż 1 godzina.

W tabeli nr 2 podano również stężenia gazów w ppm, tj. jednostkach udziału objętościowego stosowanych w krajach anglosaskich w analizie gazów. W górnictwie posługujemy się tymi jednostkami analizując stężenia gazów.

1 ppm = 1 cm³ / 1m³ = 10 ^-6 m³/m³

1 ppm = 0,0001 % objętości = 10^-4 [%]

W razie stwierdzenia w wyrobisku, że skład powietrza nie odpowiada wymogom określonym powyżej, należy niezwłocznie wycofać ludzi z zagrożonych wyrobisk, wyłączyć sieć elektryczną, unieruchomić maszyny i inne urządzenia a wejście do tych wyrobisk zagrodzić, oraz zawiadomić najbliższą osobę dozoru ruchu.

Granice wybuchowości gazów kopalnianych jak również ich działanie na organizm ludzki podano w tabeli poniżej. Dokładniej własności poszczególnych gazów omówione zostaną w jednostce modułowej dotyczącej montowania urządzeń wentylacyjnych i zabezpieczających (711[02].Z3.02).

Stacje pomiarowe

Dla określenia poziomu zagrożenia gazowego w wyrobiskach górniczych wyznacza się stacje pomiarowe na wlocie i wylocie z danego rejonu, przodka, ściany w których to analizuje się przyrosty lub ubytki poszczególnych gazów kopalnianych. W tych miejscach oblicza się między innymi przekrój wyrobiska, mierzy prędkość powietrza, określa procentowe stężenia poszczególnych gazów (pomiary stężeń na miejscu lub pobranie próbek powietrza do analizy chemicznej). Mając powyższe dane bilansujemy udział poszczególnych gazów na stacji wylotowej i wlotowej. Na podstawie zachodzących zmian poszczególnych gazów możemy określać poziom zagrożenia.

Przyrost metanu mówi nam o poziomie metanowości w danym rejonie. Ubytek tlenu wskazuje nam, między innymi, jak przebiegają procesy utleniania węgla. Przyrost tlenku węgla mówi nam o poziomie zagrożenia pożarami.

Obliczanie przekroju wyrobiska w obudowie łukowej

W wyrobiskach korytarzowych naszych kopalń najczęściej stosowana jest obudowa łukowa podatna o profilu korytkowym lub „V".

Przekrój takiego wyrobiska obliczamy według wzoru
F = 0,8 x h x s gdzie,

h - wysokość wyrobiska [m], s - szerokość wyrobiska [m] F - pole przekroju wyrobiska[m²]

Pomiar wydatku powietrza na stacji pomiarowej

Wydatek powietrza zgodnie z układem SI wyznacza się w rrrYs. W górnictwie analizując niektóre zagrożenia wentylacyjne wydatek powietrza określamy w m3/min. Ilość powietrza przepływająca przez wyrobisko jest wprost proporcjonalna do przekroju tego wyrobiska i prędkości przepływu powietrza w tym wyrobisku.

Pomiar prędkości przepływu powietrza wykonujemy najczęściej za pomocą anemometrów skrzydełkowych. Podstawową częścią tych anemometrów jest wirnik napędzany strumieniem powietrza płynącego wyrobiskiem. Obroty tego wirnika przekazywane są na mechanizm zegarowy. Liczba obrotów wirnika w jednostce czasu jest proporcjonalna do prędkości przepływu powietrza.

Po uruchomieniu przyrządu należy wolnym ruchem przesuwać anemometr po całym przekroju poprzecznego wyrobiska. Po upływie 60 sekund anemometr samoczynnie się wyłączy. Wynik pomiaru w m/min (lub w m/s), należy odczytać na zegarze przyrządu.

Odczytaną wartość pomiaru mnożymy przez powierzchnię przekroju wyrobiska, w wyniku czego otrzymujemy wydatek powietrza m³/min. (lub m³/s).

W czasie pomiaru należy zwrócić szczególną uwagę na to, aby anemometr w czasie pomiaru był trzymany prostopadle do kierunku przepływu powietrza. Pomiary wykonujemy w wyrobisku, gdzie nie ma żadnych przewężeń przekroju wyrobiska, poza tamami bezpieczeństwa. Pomiar ten należy powtórzyć minimum 3 razy i wyciągnąć średnią arytmetyczną.

Rys. 3. Sposoby wykonywania pomiarów prędkości powietrza w wyrobiskach górniczych.

Pomiary gazów kopalnianych za pomocą wykrywacza gazów WG - 2M

Powszechnie stosowanym przyrządem do pomiarów gazów kopalnianych jest wykrywacz gazów WG-2M stosowany łącznie z rurkami wskaźnikowymi. Zasada działania wskaźnika rurkowego polega na zasysaniu pompką harmonijkową powietrza badanego w odpowiedniej ilości i odczytaniu ze skali stężenia gazu, na podstawie długości zabarwienia wskaźnika.

Wskaźnik rurkowy to rurka szklana, której wnętrze wypełnione jest substancjami chemicznymi a końce rurek są zatopione. Substancje chemiczne są tak dobrane, że tworzą podczas reakcji z odpowiednimi gazami, związki barwne. Długość zabarwienia względem skali naniesionej na rurce wskaźnika jest miernikiem stężenia gazu.

Za pomocą wykrywacza i rurek wskaźnikowych określamy stężenia: tlenku węgla; dwutlenku węgla, tlenu, siarkowodoru, tlenków azotu, wodoru. Na chwilę obecną są to przyrządy najprostsze w użyciu, jednak błąd pomiaru wynosi ±25%.

Rurki do pomiaru CO₂ są opisane kolorem czarnym. Po 1. zaciągnięciu odczytujemy wynik pomiaru w [ %], rurka barwi się na fioletowo.

Rurki do pomiarów CO mamy opisane są kolorem czerwonym. Po jednym zassaniu, o ile rurka zabarwi się na kolor zielony, w sposób wyraźnie widoczny na skali, to odczytujemy wynik pomiaru, natomiast gdy zabarwienie jest minimalne, wtedy dodatkowo zasysamy 9 razy. W przypadku rurek niskostężeniowych wynik po jednym zassaniu odczytujemy w setnych procenta, a po 10 zaciągnięciach wynik odczytujemy w tysięcznych procenta. Gdy mamy rurki wysokostężeniowe to po jednym razie odczytujemy w dziesiętnych procenta a po dziesięciu zaciągnięciach w setnych procenta.

W celu wykonania pomiaru wykrywaczem WG-2M należy:

1. Sprawdzić szczelność wykrywacza. W tym celu należy w gniazdo wykrywacza włożyć bez ułamanych końcówek wskaźnik rurkowy, następnie ścisnąć do oporu mieszek wykrywacza i zwolnić nacisk. Wykrywacz jest szczelny, jeżeli w ciągu 1 minuty nie nastąpi samoczynne rozprężenie się mieszka na długość łańcuszka.

2. Wyjąć z gniazda wskaźnik rurkowy i odłamać obydwa końce w specjalnym oczku na denku wykrywacza.

3. Odłamać końcówki rurki wskaźnikowej i włożyć ją do gniazda zgodnie ze strzałką namalowaną na wskaźniku.

4. Zassać powietrze wykrywaczem. Liczba zassań zależy od stężeń gazów w wyrobisku i rodzaju zastosowanych rurek.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego"

5. Dokonać odczytu stężenia gazu na skali wskaźnika (na granicy zabarwienia).

6. Wskaźnik rurkowy zużyty wyjąć z gniazda a wykrywacz przedmuchać wykonując kilka zassań.

Zagrożenia metanowe

Metan jest gazem bezbarwnym, bez zapachu i smaku. Jest gazem znacznie lżejszym od powietrza. Przy bezruchu powietrza w wyrobisku gromadzi się w jego górnych częściach. Metan jest gazem obojętnym dla procesów oddychania. Jest gazem palnym a więc i wybuchowym.

Temperatura wybuchu metanu wynosi w wolnej przestrzeni 2146,15 K (1875^oC), dochodząc w przestrzeni zamkniętej do 2921,15 K (2650^oC). Przy koncentracji do 5% metanu wypala się on spokojnie w zetknięciu ze źródłem termicznym, a po usunięciu czynnika termicznego spalanie zostanie przerwane. W przedziale od 5% do 15% występuje zjawisko wybuchu, a powyżej 15% mieszanina jest palna. Najłatwiej zapala się mieszanina metanu o koncentracji od 7% do 8%. Najsilniejszy wybuch, ma miejsce przy 9,5% metanu i 19% tlenu. Taką koncentrację (w warunkach dołowych 9,5% CH₄ wypiera 2% O₂) nazywamy stechiometryczną, wypala się przy niej cały tlen i metan zawarty w powietrzu kopalnianym.

Przy koncentracjach metanu powyżej wybuchowych metan pali się płomieniem, przy czym proces ten nie przerywa się także po usunięciu inicjału zapłonu. Minimalna energia iskry zapalającej metan wynosi 0,28 mJ.

Można mówić o:

- łagodnym spalaniu metanu, gdy prędkość rozprzestrzeniania się płomienia nie przekracza

0,5 m/s,

• wybuchu metanu, czyli gwałtownemu wypaleniu się metanu, któremu towarzyszą wzrost ciśnienia gazów i fala wybuchowa,

• eksplozji metanu przebiegającej bardzo szybko przy prędkości rozprzestrzeniania się płomienia kilku km/s, dochodzi do niej w długich wyrobiskach chodnikowych objętych wybuchem,

• wypalaniu się metanu - ma ono miejsce przy zapłonie mieszanin ponad wybuchowych, prędkość płomienia nie przekracza 10 m/s,

Pomiędzy momentem ogrzania środowiska metanowego i samym zapłonem istnieje tzw. opóźnienie zapłonu metanu. Opóźnienie to jest odwrotnie proporcjonalne do temperatury zapłonu i przedstawia się dla koncentracji 11% metanu następująco: dla 700^oC - 14 s, 750^oC - 3 s, 775^oC - 1, 6 s, 825^oC - 0,67s, 1170^oC - 0,002 s.

Temperatura zapłonu metanu wynosi powyżej 600^oC, czasami podawana jest jako 632^oC.

Kategorie zagrożenia metanowego

Przy zaliczaniu pokładu węgla do odpowiedniej kategorii zagrożenia metanowego uwzględnia się jego metanonośność, czyli objętościową ilość metanu pochodzenia naturalnego, zawartą w jednostce wagowej w głębi calizny węglowej. Ustalone są cztery kategorie zagrożenia metanowego w poziemnych zakładach górniczych wydobywających węgiel kamienny. 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.

1. Trzeciej kategorii zagrożenia metanowego, jeżeli stwierdzono występowanie metanu pochodzenia naturalnego w ilo ści powyżej 4,5 m³/Mg, lecz nie większej niż 8 m³/Mg, w przeliczeniu na czystą substancję węglową.

2. 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.

Granice pola metanowego

Granice pola metanowego w podziemnym zakładzie górniczym wydobywającym węgiel kamienny powinny być tak ustalone, aby pole to objęło pokład lub jego część, a także wyrobiska, którymi odprowadzane jest powietrze z tego pola, oraz wyrobiska, w których może nastąpić zmiana kierunku przepływu powietrza powodująca dopływ metanu.

Wyrobiska kamienne przecinające pokłady zaliczone do różnych kategorii zagrożenia metanowego, którymi odprowadzane jest powietrze do innych wyrobisk, powinny być wraz z tymi wyrobiskami objęte granicami pola metanowego o najwyższej kategorii zagrożenia metanowego.

Stopnie zagrożenia wybuchem wyrobisk w polach metanowych

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

1. niezagrożonych wybuchem metanu, stanowiących wyrobiska ze stopniem „a" niebezpieczeństwa wybuchu metanu, jeżeli nagromadzenie metanu w powietrzu powyżej 0,5% jest wykluczone,

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

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

Pomiary metanu w wyrobiskach górniczych

Zgodnie z obowiązującymi przepisami, zawartość metanu w powietrzu kopalnianym kontroluje się przeprowadzając pomiary:

• pod stropem wyrobiska,

• nad obudową wyrobiska,

• w miejscach możliwych wypływów lub gromadzenia się metanu.

Pomiar metanu pod stropem wyrobiska wykonuje się nie niżej niż 10 cm od najwyższego miejsca niezabudowanego stropu, szczelnej obudowy lub okładziny obudowy.

W przypadku, gdy w wyrobisku zawartość metanu wynosi powyżej 2% należy niezwłocznie:

1. wycofać ludzi z zagrożonych wyrobisk,

2. wyłączyć sieć elektryczną,

3. unieruchomić maszyny i urządzenia,

4. zagrodzić wejście do wyrobisk,

5. zawiadomić najbliższą osobę dozoru ruchu.

Obowiązek wyłączenia nie dotyczy urządzeń elektrycznych, które mogą być eksploatowane w dowolnej koncentracji metanu.

Pomiar zawartości metanu nad obudową wyrobiska wykonuje się w najwyższym dostępnym miejscu wyrobiska nad obudową.

W przypadku stwierdzenia w wyniku 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.

Zwalczanie przystropowych nagromadzeń metanu

Jednym z najskuteczniejszych sposobów likwidacji przystropowych nagromadzeń metanu jest zapewnienie odpowiedniej prędkości przepływu powietrza w wyrobisku oraz prowadzenie właściwego odmetanowania. W przypadkach doraźnych stosowane są:

• przegrody wentylacyjne stawiane w poprzek wyrobiska w miejscach intensywnego wydzielania metanu,

• przysłony, których zadaniem jest skierowanie części powietrza (płynącego wyrobiskiem) w kierunku stropu,

• strumienice zasilane sprężonym powietrzem,

• lutniociągi specjalne z różnymi otworami, którymi wypływa powietrze; odpowiednio dobrana wielkość, kształt i liczba otworów ukierunkowuje wypływ powietrza z lutniociągu rozrzedzając metan.

Metanometria automatyczna

W polach metanowych II-IV kategorii zagrożenia metanowego stosuje się kontrolę zawartości metanu w powietrzu oraz zabezpieczenia urządzeń elektrycznych za pomocą urządzeń metanometrii automatycznej. 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 z pod napięcia urządzenia elektryczne zabudowane w:

• ścianie,

• wyrobisku przyścianowym z prądem powietrza wypływającym ze ściany,

• 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 nie przekraczającej 10m od wylotu ze ściany, jeżeli na wylocie nie łączą się prądy powietrza,

• 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.

Zabezpieczenie metanometrią automatyczną wyrobisk przewietrzanych wentylacją lutniową

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

1. przy przewietrzaniu przodka lutniociągiem tłoczącym - w odległości nie większej niż 10 m od czoła przodka, w miejscu stwierdzonych największych zawartości metanu,

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

3) w odległości od 10 m do 15 m od skrzyżowania z wyrobiskiem z opływowym prądem powietrza.

Czujniki metanomierzy, o których mowa w punktach 1 i 2 powinny powodować wyłączenie:

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

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

Czujniki metanomierzy, o których mowa w punkcie 3, powinny powodować wyłączenie:

• urządzeń elektrycznych zabudowanych 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 wyrobiskach korytarzowych przewietrzanych 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 wyłączających urządzenia elektryczne zabudowuje się:

• w strumieniu powietrza wypływającego z instalacji odpylającej,

• pod stropem wyrobiska, w strefie między wylotem strumienia powietrza z instalacji odpylającej i wylotem powietrza z lutniociągu tłoczącego.

Kombajny chodnikowe w polach II, III i IV kategorii zagrożenia wyposaża się w metanomierze kombajnowe, o ciągłym pomiarze, których czujniki montowane są na wysięgniku, w pobliżu organu urabiającego. Metanomierze te zabezpieczają nas przed urabianiem kombajnem w stężeniu metanu przekraczającym 2% CH₄.

Metanomierze

Metanomierze stosowane w górnictwie działają na zasadzie:

1. wykorzystania zjawiska interferencji fal świetlnych przenikających przez badany gaz i powietrze czyste, stosowane obecnie najczęściej głównie do pomiarów wysokich stężeń metanu (rurociągi odmetanowania).

2. katalitycznego spalania:

• metanomierze ręczne (osobiste) typu: VM-1p, VM-1z, VM-1m i inne z tej serii

• stacjonarne alarmujące np.: Signal - 2, MTS -1.

Pomiar metanu za pomocą metanomierza VM-1

Metanomierze indywidualne M-1c, M-1ca są urządzeniami do pomiaru metanu w powietrzu kopalnianym w zakresie od 0,3 do 5% CH4 . Powyżej stężenia 5% CH4 metanomierze te działają jako wskaźniki.

Dane techniczne:
Zasada działania - katalityczne spalanie

Zakres pomiarowy - 0,3 do 5% CH₄

Zakres wskazań - 5 do 9,9% CH₄, powyżej 9,9% - orientacyjne wskazanie,

sygnalizowane czerwoną diodą
Dokładność pomiarów - do 2% CH₄ ± 0,2% CH₄

w zakresie - do 3% CH4 ± 0,3% CH4

- do 5% CH4 - 0,3 +1% CH4

- 5 do 9,9% CH4 nieokreślona

Technika pomiarów

Wprowadzenie badanego powietrza do metanomierza celem dokonania pomiaru odbywa się poprzez co najmniej trzykrotne naciśnięcie i zwolnienie osłony gumowej metanomierza stanowiącej jednocześnie pompkę (+ 5 razy na mb wężyka). Następnie należy przycisnąć przycisk pomiarowy na czas 4 sekund. Na wyświetlaczu wyświetlony zostaje stan przepełnienia (/EE/ - w metanomierzu M-1c, a w metanomierzu typu M-1c/a zapala się zielona dioda, bez liter /EE/). Następnie wyświetla się aktualne stężenie metanu (przy wprowadzeniu do metanomierza powietrza bez metanu wyświetli się odczyt: (od 0,0 do 0,3).

Wyłączenie zasilania komory pomiarowej po dokonaniu pomiaru znacznie zwiększa jej żywotność oraz zmniejsza pobór prądu z akumulatora. Wygaszenie wyświetlacza i zapalanie się diody czerwonej informuje, że wartość metanu przekracza 9,9% CH4. Dioda żółta daje możliwość oceny stopnia naładowania akumulatora. Jest on w pełni naładowany, jeżeli dioda żółta nie świeci. W przypadku, gdy dioda ta po naciśnięciu przycisku pomiarowego zapala się na czas 5 sekund i gaśnie - akumulator jest częściowo rozładowany, jeżeli zaś po naciśnięciu przycisku pomiarowego dioda ta świeci ciągle, świadczy to o rozładowaniu akumulatora i wymaga on koniecznie ładowania. Od momentu wystąpienia sygnalizacji częściowego rozładowania do sygnalizacji rozładowania akumulatora można wykonać jeszcze około 20 poprawnych pomiarów.

Spotyka się jeszcze na kopalniach metanomierze VM-1p, VM-1z, w których stężenia metanu odczytujemy na podstawie maksymalnego wychylenia wskazówki na skali pomiarowej. Skala przyrządu ma zakres od 0 do 5% CH₄. Gdy stężenie metanu wynosi od 5% do 15% metanu, to wskazówka metanomierza ustawia się na czerwonym polu poza cyfrą 5%. Gdy zaś stężenie metanu przekroczy ok. 15%, wskazówka ustawia się na czerwonym polu poniżej zera. Czas wskazania maksymalnego, a więc czas pomiaru, wynosi 3 - 4 sekund.

M - 1c M - 1ca

Rys. 4. Widok metanomierza z góry

Metanomierze należy bezwzględnie chronić przed:

• zalaniem wodą,

• udarami mechanicznymi i nadmiernymi wstrząsami,

• oddziaływaniem substancji zatruwających takich jak pary silikonów, związków ołowiu, kadmu, chloru i pyłów.

Metanomierzy katalitycznych serii VM, nie należy używać do pomiarów metanu, zza tam izolacyjnych, zza tam pożarowych, ładowniach akumulatorów, gdyż na ich wskazania mają wpływ:

• dwutlenek węgla CO2 - przy stężeniu powyżej 10% zaniża wskazania na skutek tłumiącego oddziaływania na spalanie metanu,

• tlenek węgla CO oraz wodór H2 - „zaniżają" wskazania (pomimo, że są to gazy palne) w wyniku spalania na spiralce kompensacyjnej umieszczonej w innej gałęzi mostka pomiarowego aniżeli spiralka spalania katalitycznego, na której spala się metan do około 15% objętości,

• obniżona koncentracja tlenu do około 10% powoduje zaniżenie wskazania na skutek utrudnionych warunków spalania metanu.

W kopalniach występuje duża grupa metanomierzy przenośnych do ciągłego pomiaru metanu, w których ustawione są progi sygnalizacyjne i alarmowe, których przekroczenie sygnalizowane jest sygnałami akustycznymi i świetlnymi. W przyrządy te obowiązkowo wyposażani są między innymi kombajniści w ścianach, spawacze (Signal-2, MTS-1).

Czujniki do pomiaru metanu są również w detektorach wielogazowych będących aktualnie na wyposażeniu kopalń.

Metanomierze stacjonarne do pomiarów metanu w opływowym prądzie powietrza jak i w rurociągach odmetanowania podłączone do systemu metanometrii automatycznej.

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

• wyłączające spod napięcia urządzenia elektryczne,

• rejestrujące wyniki pomiarów,

• wyłączająco-rejestrujące.

Odmetanowanie górotworu

Przez odmetanowanie rozumie się wprowadzenie środków zapewniających zmniejszenie wypływów metanu do przestrzeni roboczych, przesunięcie tych wypływów w przestrzeni i w czasie, jak również zapobieganie lub zmniejszenie intensywności różnego rodzaju zjawisk gazowości, jak np. wydmuchy, nagłe wyrzuty gazu i węgla itp.

Najskuteczniejszą metodą jest drenowanie metanu z górotworu i otamowanych zrobów, odprowadzanie go osobnymi rurociągami na powierzchnię lub do grupowych prądów powietrza. Metoda ta pomaga w utrzymaniu żądanych parametrów wentylacyjnych, stawia jednak wymagania odnośnie sposobów rozcinania metanonośnych pokładów węgla, które można i należy eksploatować jako złoża węgla i gazu.

W ogólnych zarysach technika odmetanowania polega na:

• wykonywaniu specjalnych wyrobisk szczelnie izolowanych od wyrobisk czynnych; wyrobiskami tymi są najczęściej otwory wiertnicze, mogą być nimi również izolowane chodniki lub szczelnie otamowane stare zroby,

• wykonaniu sieci rurociągów dołowych do transportu gazu do stacji odmetanowania (ssaw) i połączenie ich z otworami w sposób szczelny,

• wytworzeniu w całym układzie depresji wymuszającej przepływ metanu w górotworze do uszczelnionych wyrobisk z ominięciem przodków roboczych oraz odtransportowanie go rurociągami poza przodki robocze - najczęściej na powierzchnię. Odgazowanie (odmetanowanie) złoża jest operacją technologiczną, mającą bezpośredni

i decydujący wpływ na układ wentylacyjny kopalni, bilans metanowy rejonów, poziomów a w rezultacie całej kopalni i na całokształt spraw związanych z przewietrzaniem.

Rodzaje metanowości - definicje

Metanowość bezwzględna (Q_C - całkowita) jest sumą ilo ści metanu wydzielającego się do wyrobisk (Q_W - metanowość wentylacyjna) oraz metanu ujętego odmetanowaniem (Q_Odm). Określa się ją jako objętość metanu i wyraża w m³/minutę.

Metanowość wentylacyjna (QW) jest różnicą strumienia objętości metanu w wylotowym (QW2) i wlotowym (QW1) prądzie powietrza. Metanowość wentylacyjną określa się z bilansu objętości metanu sporządzonego na podstawie wykonanych pomiarów i obliczeń w poszczególnych punktach pomiarowych i wyraża w m³/min. Bilans ten powinien być przedstawiony na schemacie przestrzennym.

Qc = Qw + Qodm

gdzie

^QW ^{= Q}W2 ^{- Q}W1

Pobieranie próbek powietrza do analizy chemicznej

W celu precyzyjnego określenia stężeń gazów w wyrobiskach górniczych pobiera się próbki gazów kopalnianych do specjalnych pipet (pojemników) i dostarcza do laboratorium, gdzie wykonywana jest ich analiza. Do pobierania tych próbek służą:

• pipety szklane,

• pipety ciśnieniowe,

• pojemniki gumowe.

Gazy do analizy chemicznej mogą być pobierane jako:

• próbki punktowe, z określonego miejsca w wyrobisku,

• próbki przeciętne, w całym przekroju wyrobiska ( przedstawiają średni skład powietrza). Próbkę taką pobiera się przez poruszanie otwartą pipetą po całym przekroju wyrobiska

w trakcie napełniania jej powietrzem kopalnianym.

Stosowanie i eksploatacja urządzeń budowy przeciwwybuchowej

W polach metanowych zakładów górniczych w wyrobiskach (pomieszczeniach) zaliczanych do stopnia „b" lub „c" niebezpieczeństwa wybuchu lub w pomieszczeniach zagrożonych wybuchem pyłu węglowego instaluje się maszyny lub urządzenia o konstrukcji dostosowanej do rodzaju zagrożenia. W zakładach górniczych eksploatowane mogą być tylko takie maszyny oraz urządzenia obudowy przeciwwybuchowej, które zostały oznaczone znakiem zgodności CE lub odpowiednim znakiem dopuszczenia i zostały uprzednio poddane odbiorowi. Eksploatacja tych urządzeń może być prowadzona przy spełnieniu warunków określonych w dokumentacji techniczno-ruchowej.

Zagrożenie pyłowe

Zagrożenie pyłowe

Zagrożenie pyłowe jest w górnictwie podziemnym powszechne. Oznacza to, że narażony jest, aczkolwiek w różnym stopniu, każdy pracownik.

Zagrożenie pyłowe jest wynikiem procesów urabiania i transportu węgla. Nie ma bowiem technicznie i ekonomicznie uzasadnionych sposobów bezpyłowej jego eksploatacji. Przenoszenie pyłu w wyrobiskach, od źródeł jego powstania odbywa się przez wentylacyjny ruch powietrza. W ten sposób wyrobiska są pokrywane warstwą pyłu osiadłego o rozmiarach ziaren w granicach 0,02 - 1 mm, a w powietrzu unoszą się stale ziarna o średnicach poniżej 0,05 mm. Stąd zagrożenie pyłowe różni się od pozostałych zagrożeń naturalnych dwoistym charakterem. W zależności od rozmiarów ziaren i ich składu chemicznego możemy mieć do czynienia ze zjawiskiem wybuchu lub szkodliwym, chorobotwórczym oddziaływaniem na człowieka. Dodatkowe zagrożenie ograniczenia widoczności stwarza pył unoszący się w powietrzu kopalnianym. Ograniczona widoczność w miejscu pracy (np. kombajnisty), związana zapyleniem jest przyczyną wielu wypadków.

Szkodliwe działanie pyłów o rozmiarach poniżej 0,03 mm jest spowodowane ich przenikaniem do układu oddechowego. Znaczna część pyłu jest usuwana naturalnymi mechanizmami, natomiast pewna, aczkolwiek nieznaczna część pyłu najdrobniejszego,

0 rozmiarach poniżej 0,01mm gromadzi się w płucach i pęcherzykach płucnych. Proces kumulacji pyłu i jego oddziaływanie na tkanki jest bardzo powolne, ale nieodwracalne. Ich wynikiem jest choroba zawodowa górników podziemnych - pylica płuc. Według przyjętych obecnie poglądów czynnikiem odpowiedzialnym za powstanie i rozwój pylicy jest zawarty w skałach otaczających i węglu kwarc lub inna wolna krzemionka. W polskim górnictwie podziemnym wykrywa się rocznie 400 - 600 nowych zachorowań na pylicę.

Pył węglowy

Pył węglowy stanowią ziarna węgla przechodzące przez sito o wymiarach oczek równych

1 x 1mm.

Pokład węgla zagrożony wybuchem pyłu węglowego to pokład, w którym stwierdzono zawartość części lotnych w węglu większą niż 10% w bezwodnej i bezpopiołowej substancji węglowej. Pokład nie zagrożony wybuchem pyłu węglowego to pokład węgla, w którym stwierdzono zawartość części lotnych w węglu mniejszą lub równą 10% w bezwodnej i bezpopiołowej substancji węglowej (czysta substancja węglowa). Części lotne to gazy wydzielające się z węgla przy ogrzaniu go bez dostępu powietrza do temperatury określonej normą.

W wyrobiskach górniczych mamy pył kopalniany, który jest mieszaniną czystego pyłu węglowego z pyłem kamiennym wytwarzanym w trakcie wykonywania robót górniczych lub pyłem kamiennym dosypywanym poprzez opylanie wyrobisk.

Substancje zabezpieczające pył kopalniany przed wybuchem to części niepalne trwałe oraz woda (wilgoć) przemijająca.

Części niepalne trwałe to części niepalne stałe (pył kamienny, popiół) wraz z wodą zawartą w powietrznosuchym stanie pyłu.

Części niepalne stałe to pozostałość po spaleniu pyłu kopalnianego w temperaturze (480±10)^oC.

Woda krystalizacyjna to woda chemicznie czysta związana z minerałem, uwalniana w temperaturze charakterystycznej dla każdego minerału.

Strefy zabezpieczające przed wybuchem pyłu węglowego to odcinki uznane w myśl przepisów, za bezpieczne pod względem powstania i przenoszenia się wybuchu pyłu węglowego.

Wilgoć przemijająca węgla to część wilgoci całkowitej zawartej w węglu, którą traci on podczas suszenia do osiągnięcia przybliżonej równowagi z wilgocią powietrza otoczenia.

Wilgoć węgla powietrznosuchego to część wilgoci całkowitej zawartej w węglu, pozostała w nim po wysuszeniu go do stanu przybliżonej równowagi z wilgocią powietrza otoczenia.

Pył kopalniany może być uznany za zabezpieczony, jeżeli zawiera:

1. co najmniej 70% części niepalnych stałych w polach niemetanowych,

2. co najmniej 80% części niepalnych stałych w polach metanowych,

3. wodę przemijającą uniemożliwiającą przenoszenie wybuchu pyłu węglowego i całkowicie pozbawiającą ten pył kopalniany lotności.

Pył kopalniany niezabezpieczony, to pył który nie spełnia wymagań podanych powyżej.

Wyrobisko nie zagrożone wybuchem pyłu węglowego to wyrobisko, w którym:

1. nie występuje niebezpieczny pył węglowy, lub

2. pył kopalniany zawiera co najmniej 80% części niepalnych stałych pochodzenia naturalnego, ilość niebezpiecznego pyłu węglowego jest mniejsza niż 10 g/m³ wyrobiska, a intensywność osiadania pyłu węglowego jest mniejsza niż 0,15 g/m² na dobę, lub

3. pył kopalniany zawiera co najmniej 50% wody przemijającej pochodzenia naturalnego,

lub

4. pył kopalniany zawiera co najmniej 80% części niepalnych stałych, a zawartość wody przemijającej w tym pyle wynosi co najmniej 30%,

5. wyrobiska sąsiednie, mające z nim połączenie, są wyrobiskami niezagrożonymi wybuchem pyłu węglowego lub zostały zaliczone do klasy A zagrożenia wybuchem pyłu węglowego.

Zagrożenie wybuchem pyłu węglowego

Pokłady węgla lub ich części oraz wyrobiska górnicze możemy zaliczać do klasy A lub klasy B zagrożenia wybuchem pyłu węglowego.

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.

Do klasy B zagrożenia wybuchem pyłu węglowego zalicza się pokłady lub ich części, wraz z wyrobiskami drążonymi w tych pokładach lub częściach, które nie spełniają wymagań dla klasy A.

Do klasy A zagrożenia wybuchem pyłu zalicza się wyrobiska, 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.

Do klasy B zagrożenia wybuchem pyłu węglowego zalicza się wyrobiska lub ich części, które nie spełniają wymagań podanych powyżej.

Mechanizm wybuchu pyłu węglowego

Odróżnia się trzy fazy wybuchu: 1) działanie podmuchu - powoduje nierównomierne i turbulentne stężenie obłoku; od energii inicjału zależy wielkość obłoku, stężenie i rodzaj,

2. działanie płomienia - czynnik termiczny odgazowuje pył węglowy w sąsiedztwie płomienia; wydzielające się z niego części lotne tworzą z tlenem mieszaninę wybuchową; produkty spalania rozprężają się powodując powstanie obłoku wtórnego;

3. powstanie czadów powybuchowych - stężenie tlenku węgla CO dochodzi do kilkunastu procent.

Do powstania wybuchu pyłu węglowego w wyrobisku kopalnianym konieczne są następujące warunki:

• pył węglowy musi występować w odpowiedniej ilości i jakości,

• musi być utleniacz, a więc odpowiednia ilość tlenu,

• musi być przestrzeń ograniczona, gdyż na otwartej przestrzeni nie powstanie obłok o stężeniu wybuchowym,

• musi zaistnieć czynnik mechaniczny powodujący wzbicie obłoku pyłu,

• musi zadziałać czynnik termiczny powodujący ogrzanie, zapalenie i wybuch. Pierwsze trzy warunki są przeważnie spełnione w wyrobiskach dołowych, w których

występuje pył węglowy.

Mechaniczne wzbicie zalegającego w wyrobisku pyłu węglowego może z łatwością nastąpić wskutek uderzenia fali powietrza powstającego przy odstrzeleniu MW w przodkach, przy ładowaniu węgla, przy zawałach lub tąpnięciach, przy wybuchach metanu i innych.

Czynnikiem termicznym zdolnym zapalić obłok pyłu węglowego może być np. płomień, jaki może powstać nieprzepisowym wykonywaniu roboty strzałowej. Szybkość rozprzestrzeniania się wybuchu, którą charakteryzuje prędkość przenoszenia się płomienia jest bardzo duża i osiąga przy wybuchach tzw. łagodnych do 220 m/s, średnio gwałtownych do 500 m/s i bardzo gwałtownych do 2000 m/s. Płomień może wywołać wybuchy MW i spłonek spotkanych w wyrobisku oraz powodować śmiertelne oparzenia ludzi. Czoło płomienia poprzedza fala uderzeniowa i jej zasięg jest daleko większy niż zasięg płomienia. Uderzenia fali podmuchu mogą spowodować śmiertelne ofiary w ludziach i ogromne szkody w wyrobiskach kopalni. Dodać należy, że w wyniku wybuchu pyłu węglowego powstają duże ilości tlenku węgla. Zawartość tlenku węgla po wybuchu dochodzi do 10%, podczas gdy maksymalna dopuszczalna przepisami zawartość tlenku węgla wynosi 0,015%, (NOSCH) zaś 0,3% CO i powyżej stanowi śmiertelne zagrożenie dla organizmu człowieka. Wybuchy mogą również zapoczątkować pożar w kopalni.

Miejsca możliwego zapoczątkowania wybuchu pyłu węglowego

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 po żarowe,

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 podwieszanymi, w których zainstalowane są kable i przewody elektryczne.

Wybuchowość pyłu węglowego

Pył węglowy jest zdolny do wybuchu, jeżeli tworzy obłok o stężeniu wybuchowym wynoszącym od 50 do 1000 gramów w 1m³ powietrza.

Optymalne stężenie wybuchowe pyłu węglowego wynosi od 300 do 500 g/m³. Temperatura zapłonu wynosi od 550 do 1400° C. Minimalna energia iskry zapalającej: 200-300 mJ. Opóźnienie zapłonu wynosi od 0,1 do kilku sekund.

Pomiar intensywności osiadania pyłu węglowego

Zasady wykonywania pomiarów intensywności osiadania pyłu węglowego w podziemnych wyrobiskach górniczych kopalń węglowych i w pomieszczeniach na powierzchni, związanych prowadzeniem ruchu w tych kopalniach określa polska norma nr PN-G-04036.

Intensywność osiadania pyłu to masa pyłu węglowego bez części niepalnych osiadającego na danej powierzchni w ustalonym czasie, wyrażona w gramach na metr kwadratowy i dobę.

Metoda pomiaru polega na zebraniu i zważeniu osiadłego pyłu na płytkach pomiarowych pyłu węglowego, oznaczeniu w nim części niepalnych i obliczeniu na tej podstawie intensywności osiadania pyłu. Do pomiaru należy używać:

• płyt pomiarowych z gładkiego materiału, np. utwardzonej płyty pilśniowej, płyty blaszanej lub szklanej o wymiarach co najmniej 0,25 m x 0,25 m,

• pojemnika szklanego lub z tworzywa sztucznego ze szczelnym zamknięciem,

• wagi laboratoryjnej o dokładności odczytu co najmniej 0,01 g,

• czasomierza.

Wykonanie oznaczenia polega na umieszczeniu w wyrobiskach górniczych płyty pomiarowej, poziomo na wysokości 0,5 m od spągu. Odległość miejsca zainstalowania płyt pomiarowych od (punktu pomiarowego) od przodka wyrobiska lub innego miejsca wytwarzania się pyłu powinna wynosić:

• 30 m dla pierwszego punktu pomiarowego,

• 50 m dla drugiego punktu pomiarowego,

• 100 m dla trzeciego punktu pomiarowego.

Płyty pomiarowe w odległości 100 m od miejsca wytwarzania i gromadzenia się pyłu (trzeci punkt pomiarowy) należy instalować tylko w przypadku stosowania urządzenia odpylającego. Miejsce, w którym umieszcza się płyty powinno być suche i zabezpieczone w miarę potrzeby przed przypadkowym zrzuceniem lub uszkodzeniem.

Czas pomiaru osiadania pyłu na płytkach pomiarowych należy rejestrować w czasie nieprzerwanego cyklu produkcyjnego, w ciągu co najmniej jednej doby. Pył osiadły na płytkach we wszystkich punktach pomiarowych danego wyrobiska należy zebrać do pojemnika i przekazać do laboratorium kopalnianego. Z laboratorium otrzymujemy następujące wyniki:

m1 - masa pyłu zebranego z płyt pomiarowych w danym wyrobisku, po doprowadzeniu go do stanu powietrzno suchego, w gramach,

na - zawartość części niepalnych trwałych, w procentach.

Intensywność osiadania pyłu węglowego Q należy obliczać w gramach na metr kwadratowy i dobę, według wzoru

m x(1

^m1 ^{- m}2 _ 100

Q
s X t s X t

w którym:

s - łączna powierzchnia płyt, [m²] t - czas pomiaru w dobach,

m2 - masa części niepalnych w zebranym pyle. [g]

Profilaktyka zwalczania zagrożenia wybuchu pyłu węglowego

Profilaktykę związaną ze zwalczaniem wybuchu pyłu węglowego można usystematyzować w tzw. linie obrony. Są one następujące:

• pierwsza linia obrony - zwalczanie pyłu w miejscu powstania,

• druga linia obrony - zwalczanie zapoczątkowania wybuchu,

• trzecia linia obrony - przeciwdziałanie rozwojowi wybuchu,

• czwarta linia obrony - ograniczenie zasięgu wybuchu.

Pierwsza linia obrony jest realizowana przez:

• stosowanie właściwej techniki strzałowej, czyli racjonalnej metryki strzałowej przodków, opartej na strzelaninach wzorcowych, właściwej przybitki oraz ładunków materiałów wybuchowych zgodnych z przepisami jakości i ilości,

• właściwy dobór urządzeń zraszających, dla zespołów urabiających,

• właściwy dobór środków odstawy i przewozu,

• systematyczne usuwanie pyłu w miejscu jego powstania,

• pozbawianie lotności pyłu węglowego poprzez zraszanie w miejscu jego wytwarzania, jak również dodawanie do wody środków zwilżających pozwalających zwiększyć skuteczność zraszania.

Drugą linię obrony - reprezentują środki służące do zwalczania inicjału wybuchu. Podstawowe inicjały to zapłon metanu i roboty strzałowe. Kierunki walki z metanem są następujące:

• odpowiednio skuteczna wentylacja nie dopuszczająca do powstania niebezpiecznych nagromadzeń metanu,

• kontrola stężenia metanu,

• stosowanie bezpiecznego sprzętu elektrycznego nie mogącego spowodować zapalenia metanu,

• szeroka akcja uświadamiająca, podwyższająca skutecznie poziom wiedzy załogi o zagrożeniu metanowym.

Trzecia linia obrony polega na stworzeniu na drodze zaistniałego już wybuchu zespołu środków przeciwdziałających. W tym celu stosuje się we wszystkich kierunkach od miejsca ewentualnego rozwoju wybuchu strefy zabezpieczające opylane pyłem kamiennym lub zraszane wodą.

Czwartą linię obrony stanowią zapory przeciwwybuchowe pyłowe lub wodne. Zadaniem zapór jest przerwanie rozwijającego się wybuchu pyłu węglowego w miejscu ich ustawienia. Pył kamienny (lub woda) z półek zapory zmieszany z obłokiem wzbitego podmuchem pyłu węglowego tworzy na drodze wybuchu ośrodek nie wybuchowy i przerywa płomień wybuchu.

Strefy zabezpieczające

W wyrobiskach zaliczonych do klasy A lub B zagrożenia wybuchem pyłu węglowego utrzymuje się strefy zabezpieczające przed przeniesieniem wybuchu.

W strefach zabezpieczających zmywa się wodą lub opyla pyłem kamiennym wyrobiska na całym ich obwodzie, łącznie z obudową, na długości co najmniej 200 m od miejsc możliwego zapoczątkowania wybuchu pyłu węglowego. Pył kopalniany usuwa się z maszyn i urządzeń znajdujących się w wyrobisku w strefie zabezpieczającej.

W polach metanowych dodatkowo utrzymuje się strefy zabezpieczające:

• na całej długości wyrobiska przewietrzanego za pomocą lutniociągu,

• w wyrobiskach zaliczonych do pomieszczeń „c" niebezpieczeństwa wybuchu metanu na odcinkach z zainstalowanymi kablami lub przewodami elektroenergetycznymi. W wyrobisku, we wszystkich kierunkach od miejsc zabudowy rozdzielni, stacji

transformatorowych, prostowników i styczników utrzymuje się strefy zabezpieczające na długości co najmniej 25 m, a od miejsc połączeń kabli wykonanych za pomocą muf skorupowych metalowych w sieciach o napięciu powyżej 230 V prądu przemiennego na długości co najmniej 5 m we wszystkich kierunkach od tych połączeń.

W wyrobiskach korytarzowych, w pokładzie zaliczonym do IV kategorii zagrożenia metanowego, zawartość części niepalnych stałych w pyle kopalnianym poza strefami zabezpieczającymi powinna wynosić co najmniej 50%.

Zapory przeciwwybuchowe

W wyrobiskach zaliczonych do klasy B zagrożenia wybuchem pyłu węglowego stosuje się zapory przeciwwybuchowe.

Główne zapory przeciwwybuchowe buduje się na wlocie i wylocie każdego rejonu wentylacyjnego oraz we wszystkich wyrobiskach łączących rejony wentylacyjne.

Pomocnicze zapory przeciwwybuchowe buduje się wewnątrz rejonów wentylacyjnych, w odległości od 60 do 200 m od miejsc możliwego zapoczątkowania wybuchu pyłu węglowego.

W uzasadnionych okolicznościach odległość ta może być zmniejszona do 40 m lub zwiększona do 200 m, na warunkach ustalonych przez kierownika ruchu zakładu górniczego, z tym że strefę zabezpieczającą wykonaną przez opylanie pyłem kamiennym lub zmywanie wodą przedłuża się do miejsca wykonania zapory.

Pomocniczymi zaporami przeciwwybuchowymi ponadto zabezpiecza się:

1. przodek wyrobiska wybierkowego,

2. przodek wyrobiska korytarzowego,

3. grupy przodków korytarzowych lub wybierkowych, których nie można zabezpieczyć oddzielnie,

4. wyrobiska, w których pracują maszyny lub inne urządzenia powodujące na długości co najmniej 30m powstawanie nagromadzenia pyłu węglowego niebezpiecznego w pyle kopalnianym niezabezpieczonym w ilości 0,5 kg/m³ wyrobiska i powyżej,

5. pole po żarowe,

6. wyrobisko w którym zawartość metanu jest wyższa od 1,5% lub występują przystropowe nagromadzenia metanu,

7. miejsca znacznego nagromadzenia pyłu węglowego niebezpiecznego w pyle kopalnianym niezabezpieczonym, w szczególności powyżej 0,5 kg/m³ wyrobiska, występujące w wyrobiskach korytarzowych, przy czym odległość miedzy zaporami nie może być większa niż 200 m.

W polach metanowych w wyrobiskach korytarzowych, przewietrzanych za pomocą lutniociągów, buduje się zapory pomocnicze przeciwwybuchowe w odległości nie większej niż 200m od siebie.

W polach metanowych II-IV kategorii zagrożenia metanowego buduje się dodatkowe pomocnicze zapory przeciwwybuchowe w odległości nie większej niż 200 m od siebie w wyrobiskach korytarzowych przewietrzanych prądem powietrza wytwarzanym przez wentylator główny, w których:

1. zawartość metanu jest większa od 0,5% - zabudowane są kable lub przewody elektroenergetyczne,

2. zawartość metanu w powietrzu jest większa od 1,5% - występują przystropowe nagromadzenia metanu,

3. wyznaczone są strefy szczególnego zagrożenia tąpaniami.

Ilość wody lub pyłu na zaporze przeciwwybuchowej w przeliczeniu na 1 m² wyrobiska w świetle obudowy powinna wynosić co najmniej:

1. 200 dm³ wody lub 200 kg pyłu kamiennego w polach niemetanowych,

2. 400 dm³ wody lub 400 kg pyłu kamiennego w polach metanowych oraz w polach niemetanowych dla zabezpieczenia pól pożarowych.

Wymogi odnośnie konstrukcji różnych typów zapór przeciwwybuchowych omówione zostaną w jednostce modułowej 711[02].Z3.06, dotyczącej montowania urządzeń wentylacyjnych i zabezpieczających.

Obliczanie zapory przeciwwybuchowej pyłowej

Zapory przeciwwybuchowe pyłowe w zależności od długości półek dzielą się na:

1. zapory zwykłe - gdy długość półki jest większa od 65% maksymalnej szerokości wyrobiska w miejscu jej zabudowania,

2. zapory boczne - gdy długość półki jest zawarta w granicach od 50% do 65% maksymalnej szerokości wyrobiska w miejscu jej zabudowania,

3. zapory o skróconej długości pólek - gdy długość półek zawarta jest w granicach 40% do 50% maksymalnej szerokości wyrobiska w miejscu jej zabudowy,

4. zapory rozstawne - gdy odległość pólek jest tak dobrana, aby ilość pyłu kamiennego wynosiła 1 kg/m³ wyrobiska.

Aby wyliczyć ilość półek i ilość pyłu wymaganego na zaporze pyłowej zabudowanej w wyrobisku wykonanym w obudowie ŁP, należy zmierzyć:

• maksymalną szerokość wyrobiska w miejscu zabudowy zapory s,

• wysokość wyrobiska h,

• długość półki z nasypanym pyłem kamiennym l,

• długość deseczek ułożonych na półce, stosowane są na ogół deseczki 50 cm lub 30 cm. Na 1mb półki z deseczkami o długości 50 cm, przypada 45 kg pyłu kamiennego (stożek

pyłu 13 cm).

Ilość pyłu kamiennego na zaporze przeciwwybuchowej w przeliczeniu na 1 m² wyrobiska powinna wynosić co najmniej 400 kg w pokładach metanowych a 200 kg w pokładach niemetanowych.

Przykład obliczeń:

W wyrobisku III kategorii zagrożenia metanowego pomierzono:

• wysokość wyrobiska - h = 3,2 m, szerokość wyrobiska - s = 4,0 m,

• długość jednej półki - L = 2,5 m, długość deseczek na zaporze pyłowej - 0,5 m,

obliczamy:

- przekrój wyrobiska

F=0,8 x h x s=0,8 x 3,2 x 4,0 = 10,24 [m²],

- ilość pyłu wymaganego na zaporze

Q = 400[kg/m²] x F = 400[kg/m²] x 10,24[m²] = 4096 [kg]

- ilość pyłu na 1 półce o deseczkach 50 cm

q = 45 [kg/m] x L = 45[kg/m] x 2,5[m] = 112,5[kg]

- ilość półek na zaporze

Q 4096

N₁= — = =36,40 zaokrąglamy w górę, do całości, i mamy N₁=37 półki,

q 112,5

• sprawdzamy czy jest to zapora zwykła czy boczna L 2 5

• x 100% =^— x 100%=62,5%, jest to więc zapora boczna. s 4

- w przypadku zapory zwykłej, należy obliczoną wcześniej ilość półek zwiększyć o 10% rezerwy wymaganej przepisami

Nz = N1 + 10% N1 i tak mamy: Nz = 37 + 4 = 41.

- zapora boczna wymaga dodatkowo zwiększenia ilości półek o 10% w stosunku do zapory zwykłej, więc:

Nb = Nz+ 10% Nz i tam mamy Nb = 41 + 5 = 46.

• Ilo ść półek na liczonej zaporze bocznej wynosi 46 półek.

• Ilo ść całkowita pyłu na zaporze

Qc = Nb x q = 46 x 112,5 = 5175 [kg].

Kontrola stref zabezpieczających

Kontrola stref zabezpieczających polega na pobieraniu w wyrobisku próbek pyłu i przekazaniu ich do laboratorium kopalnianego. Laboratorium określa zawartości części niepalnych w pyle lub zawartość wilgoci. Na podstawie otrzymanych wyników stwierdzamy czy pył kopalniany jest zabezpieczony przed wybuchem.

Pobieranie próbek metodą pasową należy wykonywać w wyznaczonych (trzech do pięciu pasów) miejscach badanej 200 - metrowej strefy zabezpieczającej. Miejsca te powinny być oddalone od siebie od 30 do 50 m, licząc wzdłuż osi wyrobiska, poczynając od początku strefy zabezpieczającej w odległości nie mniejszej niż 10 m.

Pobieranie pyłu kopalnianego należy wykonać przez zbieranie (zmiatanie) pyłu z całego obwodu wyrobiska ( strop, ociosy, spąg) w pasie o szerokości 20 cm. W przypadku znacznego zróżnicowania pod względem zawartości wody osiadłego pyłu na spągu i na ociosach, należy osobno zbierać pył ze spągu i osobno z ociosów wraz ze stropem. Pył należy zbierać również z obudowy oraz konstrukcji urządzeń odstawczych, znajdujących się w wyznaczonym pasie zbierania pyłu. zebrany pył z trzech do pięciu pasów należy przesiać przez sito o wymiarach oczek 3 mm na płótno lniane o wymiarach co najmniej 0,5 mx 0,5 m, a uzyskany przesiew wymieszać i pobrać z niego próbkę do szczelnego pojemnika.

Pobieranie próbek metodą punktową polega na tym, że pył zbiera się z małej powierzchni koła o średnicy 0,2 m w przekroju wyrobiska. Pył ze spągu należy zbierać w odległości 0,5 m od ociosów i w środku wyrobiska. Pył z dwu ociosów należy zbierać z wysokości 0,5 m od spągu, w połowie wysokości wyrobiska oraz na poziomie 2/3 wysokości wyrobiska. Metodę tę stosuje się w wyrobiskach mokrych i wilgotnych.

Ochrona pracowników przed pyłami szkodliwymi dla zdrowia

Rodzaje pyłów:

1. Pył całkowity to zbiór wszystkich cząstek otoczonych powietrzem w określonej objętości.

2. Pył respirabilny to zbiór cząstek przechodzących przez selektor wstępny o charakterystyce przepuszczalności według wymiarów cząstek opisanej logarytmiczno-normalną funkcją prawdopodobieństwa ze średnią wartością średnicy aerodynamicznej 3,5um ± 0,3 um i z geometrycznym odchyleniem standardowym 1,5 ± 0,1 um.

Dla określenia zapylenia na danym stanowisku pracy wykonuje się pomiary zapylenia w czasie zmiany roboczej, na której prowadzone są prace powodujące zapylenie. Badania prowadzone są za pomocą pyłomierzy. Po wykonaniu pomiarów, próbki pyłu, przekazywane są do laboratorium, gdzie określa się w nich zawartość wolnej krzemionki jak i masę pyłu wdychanego frakcji całkowitej i respirabilnej, w mg/m³ powietrza.

Wartości NDS dla pyłów węgla kamiennego zawierających wolną (krystaliczną) krzemionkę powyżej 50% wynoszą:

• dla pyłu całkowitego 1 mg/m³,

• dla pyłu respirabilnego 0,3 mg/m³.

Wartości NDS dla pyłów węgla kamiennego zawierających wolną (krystaliczną) krzemionkę powyżej 10% do 50% wynoszą:

• dla pyłu całkowitego 2 mg/m³,

• dla pyłu respirabilnego 1 mg/m³.

Wartości NDS dla pyłów węgla kamiennego zawierających wolną (krystaliczną) krzemionkę powyżej 2% do 10% wynoszą:

• dla pyłu całkowitego 4 mg/m³,

• dla pyłu respirabilnego 2 mg/m³.

Wartości dla pyłów węgla kamiennego zawierających wolną (krystaliczną) krzemionkę powyżej 25wynoszą:

- dla pyłu całkowitego 10 mg/m³.

Pracowników zatrudnionych na stanowiskach, gdzie występuje zagrożenie pyłami szkodliwymi dla zdrowia wyposaża się w filtrujące środki ochrony indywidualnej układu oddechowego dostosowane do wielkości zagrożenia pyłami szkodliwymi dla zdrowia.

Zgodnie z § 40.1 Rozporządzenia Ministra Spraw Wewnętrznych i Administracji z dnia 14.06.2002 r. w sprawie naturalnych w zakładach górniczych (dz. U. Nr94, poz. 841 z późniejszymi zmianami, ustala się trzy kategorie zagrożenia działaniem pyłów szkodliwych dla zdrowia w podziemnych zakładach górniczych:

• do kategorii A zagrożenia pyłami szkodliwymi dla zdrowia zalicza się stanowiska pracy w wyrobiskach, gdzie występują stężenia pyłu o wartościach wymagających stosowania sprzętu filtrującego ochrony układu oddechowego 1 klasy ochronnej, (poniżej 4 NDS),

• do kategorii B zagrożenia pyłami szkodliwymi dla zdrowia zalicza się stanowiska pracy w wyrobiskach, gdzie występują stężenia pyłku o wartościach wymagających stosowania sprzętu filtrującego ochrony układu oddechowego 2 (4 h 10 NDS) lub 2 (10 h 20 NDS) klasy ochronnej,

• do kategorii C zagrożenia pyłami szkodliwymi dla zdrowia zalicza się stanowiska pracy w wyrobach, gdzie stosowany filtrujący sprzęt ochronny układu oddechowego 1, 2 lub 3 klasy ochronnej, nie zapewnia skutecznej ochrony pracowników. Klasy ochronne ustalane są według Polskiej Normy. Przy zaliczaniu stanowisk pracy w wyrobiskach do poszczególnych kategorii zagrożenia, o których mowa w § 40, powinny być uwzględnione zasady wykonywania pomiarów stężeń pyłu respirabilnego i wydychanego na stanowiskach pracy oraz sposoby interpretacji wyników określone w odrębnych przepisach.

W zakładzie górniczym niedopuszczalne jest stosowanie:

• maszyn i urządzeń, które podczas pracy powodują stężenie pyłu w powietrzu i nie są wyposażone w sprawie działające urządzenia zapobiegające zapaleniu,

• niesprawnie działających urządzeń i środków do zwalczania pyłu w powietrzu. Drążenie kombajnami wyrobisk korytarzowych przewietrzanych wentylacją lutniową

wymaga stosowania urządzeń odpylających, zabudowanych:

- w wyrobisku przewietrzanym wentylacją ssącą na wylocie z lutniociągu,

- w wyrobiskach przewietrzanych wentylacją tłoczącą w strefie przodkowej, jak najbliżej organu urabiającego, tak aby pył powstały w trakcie urabiania kombajnem kierowany był do instalacji odpylającej, ssącej. Mamy wtedy układ wentylacji kombinowanej, zasadnicza wentylacja tłocząca, pomocnicza ssąca.

Zagrożenie pożarowe

Definicja pożaru podziemnego

Definicja pożaru podziemnego podana jest w Rozporządzeniu Ministra Gospodarki z dnia 28 września 2002r. w sprawie bezpieczeństwa i higieny pracy, ... [Dz. U. Nr 139, poz. 1169, § 370].

W myśl tej definicji:

Pożar podziemny to wystąpienie w wyrobisku podziemnym otwartego ognia - żarzącej lub palącej się płomieniem otwartym substancji oraz utrzymywanie się w powietrzu kopalnianym dymów lub utrzymywanie się w przepływowym prądzie powietrza stężenia tlenku węgla powyżej 0,0026% (30 mg/m³).

Pojawienie się w powietrzu kopalnianym dymów lub tlenku węgla w ilości powyżej 0,0026%, w wyniku stosowania dopuszczalnych procesów technologicznych, w szczególności robót strzałowych, prac spawalniczych, pracy maszyn z napędem spalinowym lub wydzielania się tlenku węgla wskutek urabiania, nie podlega zgłoszeniu i rejestrowaniu jako pożar podziemny.

Rodzaje i przyczyny pożarów podziemnych

W zależności od przyczyn powstania rozróżniamy:

1. Pożary endogeniczne, powstałe wskutek samozapalenia się materiałów palnych, np. węgla, siarki.

2. Pożary egzogeniczne, to pożary otwarte, które powstały wskutek przyczyn zewnętrznych. Pożary egzogeniczne pojawiają się często nagle w miejscach niemożliwych do określenia

z góry, a ich rozwój może być bardzo szybki, co stanowi bardzo duże zagrożenie dla załogi i dla kopalni.

Pożary egzogeniczne mogą powstać wskutek:

• zetknięcia się materiału palnego z otwartym ogniem,

• utrzymywania w ruchu niesprawnych urządzeń z zatartymi elementami,

• wadliwego działania lub uszkodzenia urządzeń elektrycznych,

• nieprawidłowo wykonywanych robót strzałowych,

• nieostrożnego obchodzenia się z ogniem otwartym,

• wybuchu gazów palnych lub pyłu węglowego,

• umyślnego podpalenia.

Przyczyny pożarów endogenicznych

Przyczyny pożarów endogenicznych w kopalniach węgla kamiennego są następujące:

• skłonność węgla do samozapalenia,

• zastosowanie nieodpowiedniego systemu eksploatacji,

• nieodpowiednie przewietrzanie kopalń.

W porównaniu z pożarami wywołanymi przyczynami zewnętrznymi, pożary endogeniczne odznaczają się zwykle spokojniejszym przebiegiem i często mogą być wykryte już w stadium ich zapoczątkowania. Z uwagi jednak na to, że ognisko pożaru endogenicznego jest zwykle niedostępne, gaszenie ich jest znacznie trudniejsze i trwają one zwykle dłużej, czasem kilka lat czy dziesiątków lat. Najczęstszą przyczyną powstania pożarów endogenicznych jest skłonność węgla do samozapalenia. Węgiel w zetknięciu się z powietrzem utlenia się i wydziela ciepło. Jeżeli ciepło to nie zostanie szybko odprowadzone np. poprzez intensywne przewietrzanie, wówczas temperatura wzrasta, co przyśpiesza utlenianie i w końcu osiągnięta zostanie temperatura zapłonu, przy której utlenianie się w przechodzi w otwarte palenie się. Temperatura zapłonu węgla kamiennego wynosi ok. 300 - 350^oC.

Niskotemperaturowy proces utleniania węgla tlenem zawartym w powietrzu jest zjawiskiem powszechnym, zachodzącym na zewnętrznej powierzchni porów węgla dost ępnych dla tlenu. Efekt cieplny jaki towarzyszy temu procesowi jest w przybliżeniu proporcjonalny do stężenia tlenu reagującego z węglem. Egzotermiczność tego procesu sprawia, że w warunkach akumulacji ciepła węgiel może ulegać samozagrzaniu, a po przekroczeniu temperatury zapłonu węgla - samozapaleniu. Czas utleniania węgla od temperatury początkowej do temperatury krytycznej nazywamy okresem inkubacji pożaru endogenicznego. Okres ten liczony jest od momentu zapoczątkowania utleniania (tj. po naruszeniu pokładu robotami górniczymi) do czasu osiągnięcia przez węgiel temperatury krytycznej. Wyznacza się go metodą opracowaną przez GIG dla danego pokładu węgla na podstawie badań samozapalności próbek węgla z tego pokładu.

Rys. 5. Wykres przedstawiający przebieg procesu samozapalenia węgla.

Sprzęt przeciwpożarowy w kopalniach

Zakład górniczy zgodnie z przepisami [12 i 16] wyposaża się w:

1. urządzenia i sprzęt przeciwpożarowy rozmieszczone w wyrobiskach oraz obiektach i pomieszczeniach na powierzchni,

2. przeciwpożarowe rurociągi i zbiorniki wodne dla ich zasilania.

Rurociągi przeciwpożarowe przeznaczone są do zwalczania pożarów oraz zagrożeń pyłowych. Rurociągi przeciwpożarowe powinny być:

1. doprowadzone do wszystkich podszybi i nadszybi szybów (szybików) oraz do wszystkich czynnych przodków,

2. zainstalowane w wyrobiskach z grupowymi i rejonowymi prądami świeżego powietrza, w wyrobiskach z przenośnikami taśmowymi oraz w wyrobiskach z prądem powietrza prowadzonym na upad,

1. tak zabudowane aby nie ograniczały funkcjonalności wyrobisk i urządzeń w nich zabudowanych, nie były narażone na uszkodzenia oraz łatwy dostęp do zasuw i hydrantów,

2. podwieszane do obudowy za pomocą łańcuchów o odpowiedniej wytrzymałości w odstępach nie większych niż 60 m.

Gaśnice - rodzaje i symbolika stosowana do ich oznaczenia

W górnictwie węglowym stosowane są gaśnice o symbolach:

• GW gaśnice pianowe,

• GP gaśnice proszkowe,

• GS gaśnice śniegowe.

Ilość środka gaśniczego w gaśnicy określa wartość napełnienia wyrażona w zapisie:

• masą środka w kilogramach- proszek gaśniczy, dwutlenek węgla,

• objętość w litrach (dm³) - wodny roztwór środka pianotwórczego,

x - gaśnica, w której zarówno środek gaśniczy jak i wyrzutnik znajdują się w tym samym zbiorniku, gaśnica jest pod stałym ciśnieniem,

z - gaśnica, której konstrukcja przewiduje oddzielny zbiornik (zwany nabojem) zawierający wyrzutnik (gaz wyrzucający).

Oznaczenia literowe na gaśnicach, wskazują jakie materiały palące się, należy nimi gasić.
A - ciała stałe, B - pary, ciecze, C - gazy, D - metale E - materiały A + D

przy urządzeniach pod napięciem.

Obecnie wszystkie gaśnice (z wyjątkiem gaśnicy śniegowej GS-6xBC z zaworem pokrętnym) wyposażone są szybko otwierane zawory dźwigniowe.

W gaśnicach typu „x" - zawór dźwigniowy uszczelnia gaśnicę umożliwiając emisję środka gaśniczego i wyrzutnika po otwarciu zaworu.

W gaśnicach typu „z" zawór pełni również funkcję przebijaka umożliwiającego przebicie przepony naboju i przedostanie się wyrzutnika do środka gaśniczego a w rezultacie emisję środka na zewnątrz. Cofnięcie dźwigni powoduje przerwanie emisji środka gaśniczego a tym samym gaszenia.

W gaśnicach z przebijakiem grzybkowym uruchamianie gaśnicy (wbicie ręką przebijaka) powoduje przebicie przepony naboju i zmieszanie wyrzutnika ze środkiem gaśniczym. Emisję środka gaśniczego na zewnątrz ułatwia prądownica pistoletowa z zaworem. Przebijak uruchamiany jest tylko raz. Sterowanie emisją środka gaśniczego odbywać się może tylko za pomocą zaworu prądnicy.

Przy stosowaniu gaśnic typu „z" istotne jest aby po wciśnięciu zbijaka odczekać 3 do 5 sekund z otwarciem zaworu prądownicy.

Wczesne wykrywanie pożarów endogenicznych

W celu wykrycia procesów samozagrzewania się węgla i kontrolowania ich przebiegu w wyrobiskach górniczych w wyznaczonych stacjach pomiarowych wczesnego wykrywania pożarów endogenicznych, pobiera się próby powietrza i prowadzi analizę jego składu.

Stacje pomiarowe lokalizuje się w rejonach wentylacyjnych, w których prowadzi się eksploatację pokładów węgla lub likwidację wyrobisk wykonywanych w węglu, bądź drąży się wyrobiska węglowe.

Stacje pomiarowe lokalizuje się:

1. w przepływowych prądach powietrza dopływających i wypływających z poszczególnych ścian, gdy w zrobach występują straty eksploatacyjne węgla,

2. w prądach powietrza dopływających i wypływających z wyrobisk korytarzowych, przewietrzanych za pomocą wentylacji odrębnej drążonych w pokładach węgla,

1. przy zrobach w chodniku wentylacyjnym dla powietrza wypływającego ze zrobów lub pobieranego za pomocą rur, węży próbobiorczych zainstalowanych w zrobach,

2. przy tamach izolacyjnych pobierające powietrze zza tam izolacyjnych i w innych miejscach wyznaczonych przez kierownika działu wentylacji.

Na stacjach pomiarowych:

• pobiera się próby gazów do analizy chemicznej,

• wykonuje pomiary stężeń gazów,

• na stacjach zlokalizowanych w opływowym prądzie powietrza mierzy się wydatek powietrza,

• przy tamach izolacyjnych określa się ciśnienie na tamie.

Na podstawie wyników analiz oblicza się:

1) wskaźnik przyrostu tlenku węgla ACO dla stacji wylotowej, stosując wzór

ACO = CO* - CO [%] gdzie: CO - procentowa zawartość tlenku węgla na stacji wylotowej CO -- procentowa zawartość tlenku węgla na stacji wlotowej

2) wskaźnik ilo ści tlenku węgla - V_CO dla stacji wylotowych, stosując wzór:

_ V x qco
Vco =

1000

gdzie :

V - ilo ść powietrza na stacji pomiarowej, m³/min, V_co - wskaźnik ilo ści tlenku węgla, l/min,

q_CO - stężenie tlenku węgla na stacji pomiarowej wyrażone w procentach q_CO - stężenie tlenku węgla na stacji pomiarowej wrażone w ppm.

3) wskaźnik Grahama G dla oceny sytuacji zagrożenia na stacjach zrobowych, stosując
wzór:

G ^CO

^(0,265N2^-O2⁾

gdzie:

CO, N2, O2 - procentowe zawartości tlenku węgla, azotu, i tlenu na stacji pomiarowej ze zrobów.

Wskaźnik Grahama G	Sposób postępowania
0 < G < 0,0025	Sytuacja normalna - nie występuje zagrożenie pożarowe w zrobach
0,0025 < G < 0,0070	Wzmo żona obserwacja atmosfery w zrobach, zwiększona częstotliwość pobierania prób powietrza
0,0070 < G < 0,0300	Należy przystąpić do prac profilaktycznych przy zachowaniu normalnego ruchu w zagrożonym rejonie, przy czym kierownik działu wentylacji opracowuje plan prac, a zatwierdza kierownik ruchu zakładu górniczego
G > 0,0300 Akcja pożarowa (przeciwpożarowa)

Kryteria zagrożenia pożarowego wg wskaźników Vco i ACO Dla stacji pomiarowych z opływowym prądem powietrza
Wskaźniki ilo ści tlenku węgla VCO (l/min) i przyrostu ACO [%]	Sposób post ępowania
0 < Vco < 10 przy 0,0010 < ACO < 0,0026	Wzmożona obserwacja w kontrolowanym rejonie, zwiększona częstotliwość pobierania prób powietrza
10 < Vco < 20 przy ACO < 0,0026	Należy przystąpić do prac profilaktycznych przy zachowaniu normalnego ruchu w zagrożonym rejonie

Profilaktyka przeciwpożarowa w rejonach wentylacyjnych obejmujących pola wybierkowe eksploatowanych pokładów

Stosowana profilaktyka dla ograniczenia zagrożenia pożarami endogenicznymi:

1. Ograniczenie strat węgla w polach wybierkowych.

2. Zapobieganie przepływowi powietrza przez zroby i spękane filary węglowe.

3. Uszczelnianie oraz izolacja wyrobisk i zrobów ścian zawałowych.

4. Stosowanie pyłu dymnicowego do uszczelniania zrobów zawałowych.

5. Stosowanie antypirogenów.

6. Zapewnienie maksymalnie dużego postępu ściany i skrócenie do minimum czasu jej likwidacji.

Zapobieganie pożarom endogenicznym w pokładach tąpiących (zagrożenia skojarzone)

Pożary w miejscach stosowania aktywnej profilaktyki tąpaniowej lub w pokładach po tąpnięciu. Pożary endogeniczne powstają wtedy, gdy przez nagromadzony i pokruszony węgiel o dużej masie (ok. 300 t) lub szczeliny powstałe w pokładzie wokół wyrobiska przenika powietrze przez dostatecznie długi okres czasu, tj. dłuższy od okresu inkubacyjnego pożaru wynoszącego minimum 3 tygodnie. Takie korzystne warunki do samozapalenia węgla istnieją w wyrobiskach objętych skutkami tąpnięcia, jak też w wyrobiskach, w których występują wstrząsy górotworu lub stosuje się w ramach profilaktyki tąpaniowej strzelanie wstrząsowe lub zeszczelinowanie pokładu. W związku z tym w pokładach gdzie występuje również zagrożenie pożarami endogenicznymi należy ograniczać do niezbędnego minimum strzelania wstrząsowe jak i szczelinowanie pokładu.

Przyczyną tych pożarów jest przenikanie powietrza przez szczeliny spękanego lub rozdrobnionego węgla spowodowane różnicami potencjałów aerodynamicznych:

• wzdłuż chodników (pożary szczelinowe w filarach węglowych),

• pomiędzy wyrobiskami zlokalizowanymi z obu stron filara węglowego (pożary szczelinowe w filarach oporowych),

• pomiędzy zrobami w różnych rejonach lub pomiędzy zrobami a czynnymi wyrobiskami.

Obowiązki pracowników po stwierdzeniu pożaru w wyrobisku górniczym

Każda z osób przebywających pod ziemią, która spostrzeże pożar lub inny stan zagrożenia w wyrobisku górniczym (jeżeli jeszcze nie jest znane jego istnienie) bądź uszkodzenie albo nieprawidłowe działanie urządzeń, zgodnie z [15] prawem geologiczno -górniczym art.77[1] jest zobowiązana niezwłocznie ostrzec osoby zagrożone, podjąć dostępne mu środki w celu usunięcia niebezpieczeństwa oraz zawiadomić o niebezpieczeństwie najbliższą osobę kierownictwa lub dozoru ruchu.

W razie powstania stanu zagrożenia życia lub zdrowia pracowników zakładu górniczego, należy niezwłocznie wstrzymać prowadzenie robót w strefie zagrożenia i wycofać pracowników w bezpieczne miejsce.

W przypadku wystąpienia zagrożenia życia i zdrowia pracowników zakładu górniczego, bezpieczeństwa ruchu zakładu górniczego lub zagrożenia bezpieczeństwa powszechnego, w związku z ruchem zakładu górniczego niezwłocznie podejmuje się i prowadzi akcję ratowniczą.

Ponadto, każdy kto spostrzeże stan zagrożenia jak wyżej, powinien:

1. niezwłocznie ostrzec osoby zagrożone, podjąć działania mające na celu usunięcie niebezpieczeństwa oraz zawiadomić o niebezpieczeństwie dyspozytora ruchu zakładu górniczego lub najbliższą osobę kierownictwa albo dozoru ruchu,

2. wspólnie z innymi osobami zorganizować przy najbliższym aparacie telefonicznym lub innym środku łączności punkt łączności z dyspozytorem ruchu zakładu górniczego, w celu stałego utrzymywania z nim kontaktu i pośredniczenia w porozumieniu się osób kierujących akcją ratowniczą z pracownikami przebywającymi w miejscu zagrożenia lub w jego sąsiedztwie,

3. podporządkować się ściśle poleceniom dyspozytora ruchu i osób kierownictwa lub dozoru ruchu.

[11, § 84]

Meldunek o zagrożeniu

Meldunek o zagrożeniu powinien zawierać informacje dotyczące:

• kto podaje (nazwisko, funkcja, oddział, nr znaczka) informację o zagrożeniu, z jakiego miejsca (nr telefonu, miejsce w wyrobisku),

• określić miejsce i rodzaj powstałego zagrożenia,

• ile osób jest zagrożonych, ile osób poszkodowanych,

• informacje czy prowadzone są jakieś działania odnośnie likwidacji zagrożenia, ratowania ludzi lub kierunku wycofywania się,

• ocenę poziomu zagrożenia, czy zagrożenie będzie narastało w czasie.

O ile jest możliwe, utrzymywać łączność z dyspozytorem lub ustalić zasady i warunki łączności.

Strefa zagrożenia, posterunki obstawy i baza ratownicza

W przypadku pożaru istotne jest, aby jak najszybciej wyznaczyć strefę zagrożenia, z której należy wycofać załogę, a wejście do niej zabezpieczyć posterunkami obstawy.

Strefa zagrożenia to strefa obejmująca wyrobiska lub rejony zakładu górniczego, w których przejawiają się lub mogą przejawiać się skutki niebezpiecznego zdarzenia, zagrażające bezpieczeństwu ludzi lub ruchu zakładu górniczego.

Strefę zagrożenia oraz sposób zabezpieczenia tej strefy jak i miejsce lokalizacji bazy ratowniczej wyznacza i ustala kierownik akcji ratowniczej.

Akcję ratowniczą w kopalni prowadzi kierownik ruchu zakładu górniczego a do czasu jego przybycia osoba najwyższa rangą na kopalni lub dyspozytor kopalni.

Baza ratownicza jest miejscem wyznaczonym przez kierownika akcji ratowniczej w celu zgrupowania środków osobowych i materiałowo-technicznych niezbędnych do wykonywania prac ratowniczych, ich nadzorowania, prawidłowego wykorzystania środków, zapewnienia ciągłości kierowania oraz zapewnienia możliwie największego bezpieczeństwa zespołom ratowniczym w czasie prowadzonej akcji ratowniczej.

Bazę ratowniczą lokalizuje się jak najbliżej wykonywanych prac ratowniczych w miejscu:

• położonym poza strefą zagrożenia, przy czym w polach metanowych oraz w przypadku możliwości wystąpienia zagrożenia wybuchem gazów pożarowych, między bazą ratowniczą a strefą zagrożenia muszą znajdować się co najmniej dwa załamania wyrobisk,

• znajdującym się w ustabilizowanym prądzie powietrza,

• zapewniającym odpowiednie warunki dla pomieszczenia przebywających w niej osób oraz składowania w niej środków potrzebnych do prowadzenia akcji.

Drogi ucieczkowe

W planie ratownictwa wyznaczone są drogi ucieczkowe dla poszczególnych oddziałów, wyrobisk, które określają kierunki wycofywania się załogi w przypadku powstania zagrożenia pożarowego. Pracownicy zapoznawani są z tymi drogami co najmniej dwa razy w roku.

W myśl obowiązujących przepisów, dwa razy w roku są wyprowadzani tymi drogami, co jest potwierdzane u dyspozytora kopalni jak i w dokumentacji oddziałowej. Wyprowadzanie załogi odbywa się zarówno pod prąd powietrza jak i z prądem powietrza (w dymach do bocznicy ze świeżym powietrzem). Przy wycofywaniu się w dymach należy używać sprzętu ochrony dróg oddechowych. Istotne jest więc w jakim czasie dojdziemy do prądu powietrza świeżego, i czy posiadany aparat ucieczkowy nam wystarczy. W przypadku, dłuższych dróg ucieczkowych stosowane są punkty wymiany aparatów ucieczkowych.

Kod alarmowy

Kod alarmowy, to dźwiękowy sygnał alarmowy, będący wezwaniem do opuszczenia miejsca pracy z ustaleniem kierunku „z prądem powietrza" lub „pod prąd powietrza":

• kilka krótkich sygnałów (tzw. szturm) oraz cztery długie sygnały oznaczają wycofanie się w kierunku pod prąd powietrza,

• kilka krótkich sygnałów oraz sześć długich sygnałów oznacza wycofanie się w kierunku z prądem powietrza.

Sprzęt ochrony układu oddechowego

W kopalniach węglowych stosowany jest sprzęt ochrony układu oddechowego

0 działaniu:

• oczyszczającym, aparaty POG-8,

• izolującym:

1. aparaty regeneracyj ne z butlą tlenową AU-9L,

2. izolujące z masą tlenotwórczą jak: SR-100A, SR-60, OXY K 50S, SzSS-1PV. Pochłaniacz ochronny górniczy POG-8, o czasie ochronnego działania 60 minut, chroni

skutecznie użytkownika przed tlenkiem węgla i aerozolami dymów palących się taśm, gdy zawartość:

• tlenu w powietrzu jest nie mniejsza niż 17% objętości,

• tlenku węgla jest nie większa niż 1,0% objętości,

• dwutlenku węgla jest nie większa niż 2% objętości,

• aerozoli (dymów) z palących się taśm przenośnikowych jest nie większa niż 2 g/m³ powietrza,

• chlorowodoru, siarkowodoru, dwutlenku siarki i tlenku azotu nie przekracza 0,05%. Pochłaniacze powoli są eliminowane z kopalń węglowych o zagrożeniu metanowym

1 zagrożeniu tąpaniami.

W górnictwie węglowym stosuje się powszechnie aparaty tlenowe, z tlenem chemicznie związanym. Produkcja aparatów ucieczkowych izolujących AU-9L ze sprężonym tlenem w butli, o pojemności 0,45 dcm³ i ciśnieniu 20 MPa, aktualnie jest wstrzymana.

Każdy pracownik zjeżdżający na dół przechodzi przed pierwszym zjazdem szkolenie praktyczne w posługiwaniu się aparatami ucieczkowymi stosowanymi na danej kopalni. Szkolenie to powtarzane jest co pół roku. Ogólne zasady użytkowania aparatów ucieczkowych.

• osoba pobierająca aparat ucieczkowy powinna posiadać aktualne szkolenie na pobierany rodzaj aparatu,

• pobierający aparat powinien sprawdzić ogólny stan aparatu, pasy nośne, szczelność aparatu (zabarwienie wskaźnika),

• aparat posiadać go przy sobie od chwili zajazdu do wyjazdu [12 § 367.2.1], dbać o jego stan techniczny,

• w przypadku zagrożenia użyć aparatu w następujący sposób:

1. zawiesić aparat na szyi w pozycji napiersiowej,

2. otworzyć aparat, odrzucić zbędne pokrywy,

3. worek oddechowy powinien wypełnić się samoczynnie,

4. założyć ustnik do ust, wskazane jest przy zakładaniu zrobić wydech do aparatu,

5. założyć zaciskacz na nos,

6. dopasować paski aparatu, tak aby ułatwić sobie maksymalnie wycofywanie,

7. założyć okulary ochronne,

8. wycofując się zwracać aby nie uszkodzić worka oddechowego.

Jeżeli po otwarciu zaworu butli tlen nie wypełni worka oddechowego, to aparat można uruchomić przez wykonanie kilku wydechów do aparatu, aż do wypełnienia worka.

Wszyscy pracownicy zjeżdżający na dół mają obowiązek pobierania aparatów ucieczkowych do ochrony dróg oddechowych. Przed pobraniem danego typu aparatu ucieczkowego powinni być przeszkoleni przez służby kopalnianej, co powinno być potwierdzone w dokumentacji szkole ń. Ponadto dwa razy w roku, pracownicy pobierający aparaty muszą odbyć powtórkowe szkolenie w tym zakresie.

4.5. Zagrożenia wodne i zagrożenia techniczne

Zagrożenia wodne

W okresie powojennym w polskich kopalniach miało miejsce kilkaset wdarć wody lub kurzawki do wyrobisk górniczych. Niejednokrotnie miały one charakter poważnych katastrof pociągając za sobą ofiary śmiertelne i ogromne straty materialne.

Źródłami dopływu wody do kopalni mogą być zbiorniki wody powierzchniowej i podziemne. Wody powierzchniowe stanowią rzeki, potoki, rowy odwadniające, jeziora, stawy, osadniki, zalewiska bezodpływowe itp. Do wód podziemnych należą te, które są zmagazynowane w szczelinach stref tektonicznych, pieczarach krasowych, w starych wyrobiskach, w warstwach wodonośnych skał zwięzłych (wapienie, dolomity, piaskowce itp.) i sypkich (pyły, piaski i żwiry).

Stopnie zagrożenia wodnego w podziemnych zakładach górniczych

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

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

lub

• 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 zasobów dynamicznych ma stałe natężenie umożliwiające bieżące odwadnianie wyrobisk, lub

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

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

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

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

• występują uskoki wodonośne rozpoznane pod względem zawodnienia i lokalizacji, lub

• występują otwory wiertnicze niezlikwidowane prawidłowo albo nie ma danych

0 sposobie ich likwidacji, jeżeli otwory te stwarzają możliwość przepływu wód z powierzchniowych lub podziemnych zbiorników wodnych oraz poziomów wodonośnych.

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

• zbiorniki lub cieki wodne na powierzchni stwarzają możliwość bezpośredniego wdarcia się wody do wyrobisk, lub

• w stropie lub spągu złoża lub części górotworu, w której są wykonywane lub przewidywane do drążenia wyrobiska, istnieje poziom wodonośny typu szczelinowego lub szczelinowo - kawernistego, nieoddzielony wystarczającą pod względem miąższości

1 ciągłą warstwą izolującą od złoża albo wyrobisk, lub

- w części górotworu, w której wykonano lub planuje się wykonanie wyrobisk, albo w ich bezpośrednim sąsiedztwie występują zbiorniki zawierające wodę pod ciśnieniem w stosunku do spągu tych wyrobisk, lub

• występują uskoki wodonośne o niedostatecznie rozpoznaniu zawodnieniu bądź lokalizacji, lub

• istnieje możliwość wdarcia się wody lub wody z luźnym materiałem z innych źródeł niż określone powyżej.

Ustalono również trzy zagrożenia wodnego w podziemnych zakładach górniczych wydobywających sól [14 § 30]

Prowadzenie robót górniczych w warunkach zagrożenia wodnego

Podczas prowadzenia robót górniczych w rejonach zaliczonych do II stopnia zagrożenia wodnego:

1. wyrobiska wybierkowe prowadzi się wyłącznie w partiach rozpoznanych wyrobiskami korytarzowymi lub badawczymi otworami wiertniczymi,

2. wyrobiska wybierkowe prowadzone do pola wyprzedza się wyrobiskami korytarzowymi bądź otworami badawczymi na odległość co najmniej 50 m,

3. stanowiska pracy określone przez kierownika ruchu zakładu górniczego wyposaża się w sygnalizację alarmową oraz wyznacza dla nich drogi ucieczkowe.

Podczas prowadzenia robót w części zakładu górniczego zaliczonej do III stopnia zagrożenia wodnego, oprócz wymagań podanych powyżej, należy:

1. w miejscu stałych stanowisk pracy zainstalować sygnalizację alarmową oraz wyznaczyć drogi ucieczkowe,

2. opracować plan akcji ratowniczej wraz z instalacją sygnalizacji alarmowej, na wypadek wdarcia się wody lub mieszaniny wody z luźnym materiałem skalnym do wyrobisk górniczych.

Wprowadzenie wód do wyrobisk górniczych lub zrobów jest dokonywane na podstawie projektu technicznego, który określa warunki:

• gromadzenia się wody w wyrobiskach górniczych, zrobach lub jej odprowadzania,

• kontroli bilansu wodnego.

Dla rozpoznania warunków zagrożenia wodnego wykonuje się otwory badawcze z powierzchni lub wyrobisk dołowych. Każdy otwór badawczy wykonany z wyrobiska górniczego dla rozpoznawania warunków wodnych wyposaża się w rurę obsadową z zasuwą i manometrem, której szczelność i wytrzymałość sprawdza się, stosując próbę ciśnieniową przy ciśnieniu co najmniej o 50% wyższym od maksymalnego spodziewanego ciśnienia.

Otwory badawcze po odwierceniu i wykonaniu badań likwiduje się lub pozostawia do drenażu; o pozostawieniu badawczych otworów dla drenażu decyduje kierownik ruchu zakładu górniczego.

Źródła dopływu wody do wyrobisk górniczych to:

• stałe naturalne dopływy wód statycznych i dynamicznych z górotworu,

• wody odprowadzane ze zbiorników wodnych (spuszczane dla likwidacji zbiornika wodnego lub zapewnieniu odpowiedniego poziom wody w nim),

• dopływy wody z kopalń sąsiednich,

• dopływ wody związany z prowadzeniem robót w kopalni (np. podsadzka hydrauliczna),

• dopływy wody związane z uszkodzeniem instalacji wodnych, rurociągów wodnych.

Zasadnicze zabezpieczenie kopalni przed skutkami nagłego zwiększonego dopływu wody do wyrobisk górniczych polega na stałej gotowości urządzeń głównego odwadniania do przyjęcia dodatkowej ilości wody. Zgodnie z przepisami każda pompownia głównego odwadniania powinna być wyposażona w co najmniej dwa zespoły pomp, z których każdy powinien umożliwić odprowadzenie najwyższego dopływu dobowego w czasie krótszym niż 20 godzin oraz co najmniej jedną pompę rezerwową. Stosowanie do rezerwy wydajności pomp istnieje również rezerwowa przepustowość rurociągów tłocznych w szybach.

Niezależnie od rezerwy urządzeń pompowych, każda kopalnia ma wyrobiska pojemnościowe (chodniki wodne) założone poniżej komory pomp, które mogą pomieścić wodę w ilo ści odpowiadającej 12 - godzinnemu średniemu dopływowy wody z dopływu naturalnego i podsadzki. Ze względu na szybkie na ogół zapełnianie się chodników wodnych szlamem kopalnie mają co najmniej dwa niezależne systemy tych wyrobisk, z których zawsze jeden jest czynny a drugi w czasie czyszczenia. System odwadniania w kopalni polega na tym, że woda pompowana w różnych rejonach kopalni kierowana jest do chodników wodnych, przy pompowniach głównych, skąd pompami głównego odwadniania pompowana jest na powierzchnię.

Podsadzka hydrauliczna (mulenie) polega na transporcie materiału podsadzkowego za pomocą wody, która grawitacyjnie przemieszcza się w rurociągach z wlotu budynku zmywczego na powierzchni, do wylotu, który znajduje się na dole w wyrobiskach górniczych lub w zrobach. Do wody podawanej na budynku zmywczym dozuje się materiał podsadzkowy, którym może być skała płonna o określonej granulacji, piasek, pyły dymnicowe lub ich mieszanina w odpowiedniej proporcji. Po wypłynięciu mieszaniny podsadzkowej z rurociągu, materiał podsadzkowy pozostaje w wyrobiskach, natomiast wodę należy, ująć i odprowadzić do rurociągów odwaniających. Proces ten pozwala w szybkim czasie dostarczyć duże ilości materiału podsadzkowego do otamowanych wyrobisk górniczych. Woda, która służy do transportu materiału podsadzkowego w procesie mulenia wypływa do czynnych wyrobisk górniczych, z których jest odprowadzana do systemu odwadniającego w kopalni. W sytuacjach awaryjnych (uszkodzenia rurociągu, przerwanie tamy podsadzkowej, przerwy w pompowaniu wody), może dojść do zalania wyrobisk górniczych. W związku z tym, przy podsadzaniu wyrobisk należy kontrolować ilość wody podawanej w trakcie mulenia, aby była możliwość systematycznego odwadniania lub kierowania jej do osadników polowych lub głównych.

Zagrożenia techniczne

Zagrożenia techniczne związane są z niewłaściwym postępowaniem ludzi w otoczeniu środków technicznych.

Interpretacja taka zakłada możliwość popełnienia błędu przez człowieka przez przeoczenie - człowiek jest nieświadomy istniejącego stanu. Środki bezpieczeństwa powinny wówczas eliminować lub ograniczyć skutki aktywizacji zagrożeń. W rzeczywistości istnieją duże trudności budowy urządzeń sterowanych przez człowieka, które są całkowicie odporne na skutki błędnych decyzji.

Stosowanie urządzeń technicznych w kopalniach pociąga za sobą pojawienie się zagrożeń charakterystycznych dla eksploatacji środków technicznych. Pył, hałas, drgania mechaniczne to wynik stosowania urządzeń technicznych, w których na skutek niedostatecznej wiedzy lub braku możliwości eliminacji dochodzi do nadmiernej emisji tych czynników. Maszyny stwarzają następujące zagrożenia:

• mechaniczne,

• elektryczne,

• termiczne,

• hałasem,

• drganiami mechanicznymi,

• promieniowaniem,

• substancjami,

a także wynikające z niezachowania zasad ergonomii na etapie projektowania i konstruowania maszyn i urządzeń.

Charakterystyka zagrożeń technicznych

Zagrożenia mechaniczne stanowią ogół wszystkich czynników fizycznych, które mogą być przyczyną urazów poszkodowanych przez części maszyn, obrabianych lub wyrzucanych materiałów stałych lub innych.

Wszystkie potknięcia, poślizgnięcia lub upadki w czasie obsługi maszyn zaliczane są do zagrożeń mechanicznych. W górnictwie tego typu wydarzenia, powodujące wypadki, traktowane są jako zagrożenia osobowe.

Skutki aktywizacji zagrożeń mechanicznych są następujące:

• obcięcie,

• przecięcie lub odcięcie,

• przebicie,

• przekłucie,

• uderzenie,

• tarcie,

• wciągnięcie lub pochwycenie,

• wyrzut elementów.

Zagrożenia elektryczne powodowane są przez niewłaściwą osłonę lub awarię urządzeń będących pod napięciem. Aktywizacja zagrożeń elektrycznych następuje na skutek kontaktu bezpośredniego lub pośredniego osób z elementami znajdującymi się pod napięciem, zwłaszcza wysokim.

Skutkami zagrożenia elektrycznego są:

• porażenie,

• poparzenie,

• śmierć.

Zagrożenie drganiami mechanicznymi powodowane jest przez maszyny udarowe, drgające elementy maszyn itp. Zagrożenia te powodują:

• obniżenie sprawności,

• zaburzenia równowagi,

• zmiany kostno stawowe,

• zmiany naczyniowe.

Zagrożenie promieniowaniem spowodowane jest różnorodnością środków technicznych stosowanych w procesach technologicznych, będących źródłami promieniowania jonizującego i nie jonizującego.

Zagrożenie substancjami występuje w procesie przetwarzania lub wytwarzania produktów lub odpadów produkcyjnych. Substancje mogą stanowić źródło zagrożenia dla obsługi maszyn lub otoczenia.

Zagrożenia wynikające z nieprzestrzegania zasad ergonomii, czyli niedostatecznego dostosowania urządzeń technicznych do własności fizjologicznych człowieka, powodują jego nadmierne zmęczenia przyczyniając się do popełniania błędów. Do tego typu zagrożeń zaliczamy:

• skutki fizjologiczne powodowane nadmiernym wysiłkiem, szkodliwą pozycją ciała,

• skutki psychofizjologiczne powodowane nadmiernym lub małym obciążeniem umysłowym, monotonią ruchów, stresem.

Zapobieganie wypadkom technicznym

Uwarunkowania prawne mające celu zapobieganie wypadkom technicznym związanym prowadzeniem ruchu maszyn i innych urządzeń zakładu górniczego zostały zawarte w przepisach Działu VI Rozporządzenia Ministra Gospodarki z dnia 28 czerwca 2002 r.[13] . Dotyczą one następujących zagadnień:

• obowiązku utrzymywania maszyn i innych urządzeń w stanie zgodnym z dokumentacją techniczną a także wykonywanie remontów tych maszyn i urządzeń, dokonywanie odbioru technicznego tych maszyn i innych urządzeń po ich zainstalowaniu,

• odpowiedzialności za prawidłową obsługę maszyn i urządzeń przez osoby uprawnione -wyposażone w szczegółowe instrukcje uwzględniające występujące zagrożenia,

• wymagań dla pomieszczeń, w których zainstalowane są maszyny i inne urządzenia,

• obowiązków pracowników obsługujących maszyny i inne urządzenia. Dalsze przepisy cytowanego działu oraz załączniki do rozporządzenia w różnym stopniu

szczegółowości precyzują wymagania dotyczące głównie warunków stosowania różnych rodzajów maszyn i urządzeń:

• obudów zmechanizowanych i maszyn urabiających, urządzeń głównego odwadniania,

• górniczych wyciągów szybowych,

• urządzeń i układów transportu w wyrobiskach poziomych oraz o nachyleniu do 45⁰,

• maszyn i urządzeń elektrycznych,

• urządzeń izotopowych z zamkniętymi źródłami promieniowania jonizującego.

Wymagania stawiane maszynom i urządzeniom dopuszczonym do stosowania w zakładach górniczych

Rozporządzenie Rady Ministrów z dnia 2 lipca 2002r w sprawie dopuszczenia do stosowania w zakładach górniczych maszyn, urządzeń, materiałów oraz środków strzałowych i sprzętu strzałowego określa:

1. wyroby, których stosowanie w zakładach górniczych wymaga dopuszczenia ze względu na potrzebę zapewnienia bezpieczeństwa użytkowania wyrobów w warunkach zagrożeń występujących w ruchu zakładu górniczego,

2. wymagania techniczne dla wyrobów, o których mowa w pkt 1,

3. warunki i tryb wydawania, cofania lub unieważniania oraz terminy ważności decyzji o dopuszczeniu wyrobów do stosowania w zakładach górniczych, zakres oraz konieczność i przyczyny ponownego wydania decyzji i sposób przeprowadzania badań wyrobów, w tym prób wyrobów w ruchu zakładu górniczego, jednostki upoważnione do przeprowadzania badań wyrobów, rodzaje dokumentów wymaganych przed dopuszczeniem, znaki dopuszczenia oraz sposób oznaczania wyrobów tymi znakami. Wyroby, których stosowanie w zakładach górniczych wymaga dopuszczenia ze względu

na potrzebę zapewnienia bezpieczeństwa użytkowania w warunkach zagrożeń występujących w ruchu zakładu górniczego, są określone w załączniku nr 1 do rozporządzenia.

Wymagania techniczne dla wyrobów, o których mowa w pkt 1, są określone w załączniku nr 3 do rozporządzenia.

Wyrób dopuszczony do stosowania w zakładach górniczych powinien być oznaczony przez dostawcę znakiem dopuszczenia, jego numerem i rokiem wydania. Znak dopuszczenia, jego numer i rok wydania powinny być umieszczone w sposób trwały i czytelny na każdej jednostce wyrobu, z wyjątkiem wyrobów, których właściwości fizyczne nie zezwalają na takie oznaczenie.

Określa się następujące znaki dopuszczenia, o których mowa powyżej:

1. GX - dla maszyn i urządzeń elektrycznych budowy przeciwwybuchowej,

2. GE - dla maszyn i urządzeń elektrycznych w wykonaniu normalnym,

3. GM - dla maszyn i urządzeń mechanicznych oraz materiałów,

4. GG - dla środków strzałowych i sprzętu strzałowego, materiałów oraz obudów wyrobisk chodnikowych.

Decyzja o dopuszczeniu wyrobu do stosowania w zakładach górniczych powinna w szczególności zawierać:

1. określenie wyrobu,

2. zakres stosowania wyrobu,

3. określenie znaku dopuszczenia, jego numeru, roku wydania, sposobu trwałego oznaczania wyrobu znakiem dopuszczenia,

4. określenie rodzaju dokumentacji, jaką dostawca powinien przekazać użytkownikowi,

5. czas przechowywania dokumentacji technicznej przez dostawcę oraz warunki jej udostępniania.

Decyzję o dopuszczeniu wyrobu do stosowania w zakładach górniczych wydaje się na czas określony nie dłuższy niż 5 lat.

Decyzja o dopuszczeniu wyrobu do stosowania w zakładach górniczych podlega cofnięciu:

1. w razie utraty ważności certyfikatu,

2. w razie utraty ważności świadectwa weryfikacji,

3. jeżeli produkowany wyrób nie spełnia wymagań,

4. jeżeli na skutek upływu czasu lub z innych przyczyn użytkowany wyrób traci lub zmienia właściwości, lub zmian co do wymagań samego produktu (zmiana norm).

Higiena Pracy i ochrona zdrowia

W zakładzie górniczym wykonuje się badania i pomiary czynników szkodliwych i uciążliwych dla zdrowia, występujących w środowisku pracy, dotyczących zapylenia, hałasu, drgań, substancji chemicznych, warunków klimatycznych i promieniowania jonizującego ze źródeł sztucznych i naturalnych oraz natężenia oświetlenia.

W zakładzie górniczym stosuje się środki zabezpieczające pracowników przed działaniem czynników szkodliwych lub uciążliwych dla zdrowia mające na celu:

1. niedopuszczanie do przekroczenia dopuszczalnych stężeń lub natężeń tych czynników, albo

2. niezatrudnianie pracowników w warunkach przekroczenia dopuszczalnych stężeń lub natężeń, jeżeli nie zastosowano środków ochrony zdrowia zmniejszających szkodliwe oddziaływanie tych czynników poniżej dopuszczalnych wartości,

3. informowanie pracowników o wielkości ponoszonego ryzyka w wyniku pracy w warunkach szkodliwych i uciążliwych, w sposobie ich rozpoznawania oraz działaniach niezbędnych do podjęcia w razie przekroczenia dopuszczalnych stężeń i natężeń.

Zagrożenia naturalne a ryzyko

Ryzyko niesione przez zagrożenia naturalne mo że być określane dwoma sposobami.

Pierwszy z nich polega na względnej ocenie, z reguły punktowej, ale także bazującej na parametrach fizycznych, charakteryzujących poziom zagrożenia. Tak rozumiany miernik ryzyka jest trudno porównywalny z ryzykiem niesionym przez inne zagrożenia. Ryzyko w ujęciu ścisłym jest iloczynem prawdopodobieństwa zaistnienia zagrożenia i skutków z nim związanych. Skutki mogą być ujęte w postaci materialnej bądź wypadków związanych z utratą zdrowia lub życia ludzkiego.

Techniczne środki ograniczania hałasu to:

• zmiana hałaśliwego procesu technologicznego na mniej hałaśliwy,

• mechanizacja i automatyzacja procesów technologicznych,

• konstruowanie i stosowanie cichobieżnych maszyn, urządzeń i narzędzi,

• poprawne pod względem akustycznym rozplanowanie zakładu i zagospodarowanie pomieszczeń,

• tłumiki akustyczne,

• obudowy dźwiękochłonno-izolacyjne,

• ekrany dźwiękochłonno-izolacyjne,

• materiały i ustroje dźwiękochłonne,

• ochronniki słuchu.

2

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego"

1

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego"

21

22

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego"

12

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego"

13

Rys. 1. Rodzaje stropów nad eksploatowanym pokładem, [1, str.138]

' ' .ir.

Rys. 2. Schemat przestrzenny kopalnianej sieci wentylacyjnej, [10, s.43]

Nazwa gazu	symbol	Granice [%] wybuchowości	Barwa	Zapach	Działanie na organizm ludzki
Tlen	O2	—	bezbarwny	bez zapachu	niezbędny do życia
Azot	N2	-	bezbarwny	bez zapachu	obojętny
Dwutlenek węgla	CO2	—	bezbarwny	bez zapachu	duszący
Tlenek węgla	CO	12—72	bezbarwny	bez zapachu	trujący
Siarkowodór	H2S	4,5—45	bezbarwny	zgniłych jaj	trujący
Dwutlenek azotu	NO2	—	od żółtej do brązowej	ostry	trujący
Dwutlenek siarki	SO2	—	bezbarwny	ostry	trujący
Metan	CH4	5—15	bezbarwny	bez zapachu	obojętny
Wodór	H2	4—72	bezbarwny	bez zapachu	obojętny
węglowodory	CxHy	2—15	-	Nafty (za wyj. etanu)

Tabela 3. Własności gazów występujących w podziemnych zakładach górniczych.

Tabela 4. Kryteria zagrożenia pożarowego wg wskaźników V_CO i ACO obliczonych na podstawie prób powietrza pobranych na stacjach pomiarowych w opływowym prądzie powietrza... [16]

Tabela 5. Kryteria zagrożenia pożarowego wg wskaźnika G obliczonego na podstawie wyników analiz prób
powietrza pobranych na stacjach pomiarowych zlokalizowanych przy zrobach.. ..[16]

---