1

METODA PROJEKTOWANIA SYSTEMU KOMPLEKSOWEGO
ZWALCZANIA ZAGROŻENIA METANOWEGO W ŚCIANACH

W KOPALNIACH WĘGLA KAMIENNEGO

Autorzy:

dr hab. inż. Stanisław Nawrat – prof. AGH, Katedra Górnictwa Podziemnego

mgr inż. Sebastian Napieraj – doktorant, Katedra Górnictwa Podziemnego

STRESZCZENIE

Jednym z najpoważniejszych zagrożeń naturalnych występujących w większości kopalń węgla

kamiennego jest zagrożenie metanowe.

Zapewnienie bezpieczeństwa pracy przy prowadzeniu eksploatacji węgla w warunkach

silnego zagrożenia metanowego wymaga stosowania różnorodnych metod oraz środków
technicznych i organizacyjnych prewencji, a w szczególności:



intensywnej wentylacji,



skutecznego odmetanowania,



sprawnej metrologii parametrów charakteryzujących stan zagrożeń naturalnych oraz procesów

wentylacji i odmetanowania,



automatycznych urodzeń metrologicznych kontrolującej parametry zagrożeń naturalnych

i wyłączających urządzenia elektryczne spod napięcia i alarmujących załogi górnicze,



wzmożonego nadzoru technicznego i wysokiej dyscypliny załogi.

Środki prewencyjne tworzą kompleksowe systemy zwalczania zagrożenia metanowego, które

być muszą dostosowany do lokalnych warunków geologiczno – górniczy i techniczno –
technologicznych.

W praktyce bardzo często dobór środków prewencji zwalczania zagrożenia metanowego

w kopalni nie jest dostosowywany do zaprojektowanego pod kątem racjonalnego wydobycia
systemu eksploatacji, co skutkuje tym, że skuteczność ich jest nieraz niedostateczna.

Metoda projektowania systemu kompleksowego zwalczania zagrożenia metanowego w

ścianach w kopalniach węgla kamiennego pozwala kryterialnie zdeterminować kompleks środków
prewencyjnych obejmujący system eksploatacji, wentylacji, odmetanowania oraz kontrolno –
zabezpieczających a także organizacyjnych dostosowanych do realnego poziomu zagrożeń
skojarzonych w tym szczególnie zagrożenia metanowego, pożarami endogenicznymi i zagrożenia
wybuchem pyłu węglowego.

1. WPROWADZENIE

Jednym z najpoważniejszych zagrożeń naturalnych występujących w większości kopalń węgla

kamiennego jest zagrożenie metanowe.

Zapewnienie bezpieczeństwa pracy przy prowadzeniu eksploatacji węgla w warunkach silnego

zagrożenia metanowego wymaga stosowania różnorodnych metod oraz środków prewencji
technicznych, technologicznych i organizacyjnych, a w szczególności:



intensywnej wentylacji,



skutecznego odmetanowania,



sprawnej metrologii parametrów charakteryzujących stan zagrożeń naturalnych oraz procesów

wentylacji i odmetanowania,



automatycznych urządzeń metrologicznych kontrolującej parametry zagrożeń naturalnych oraz

wyłączających urządzenia elektryczne spod napięcia i alarmujących załogi górnicze,



wzmożonego nadzoru techniczno - organizacyjnego i wysokiej dyscypliny załogi.

2

Środki prewencyjne tworzą kompleksowe systemy zwalczania zagrożenia metanowego, które

być muszą dostosowane do lokalnych warunków geologiczno – górniczy i techniczno –
technologicznych. W praktyce bardzo często dobór środków prewencji zwalczania jest
dostosowywany do zaprojektowanego pod kątem racjonalnego wydobycia systemu eksploatacji, co
skutkuje tym, że skuteczność ich jest nieraz niedostateczna.

Metoda projektowania kompleksowego systemu zwalczania zagrożenia metanowego w

kopalniach węgla kamiennego jest procedurą

pozwalająca w oparciu o kryteria prawne i

doświadczalne zdeterminować konieczne środki prewencyjne takie, jak systemy eksploatacji,
wentylacji i odmetanowania oraz środki kontrolno – zabezpieczające dostosowane do realnych
poziomów skojarzonych zagrożeń naturalnych w tym szczególnie zagrożeń metanowych, pożarami
endogenicznymi i zagrożeń wybuchem pyłu węglowego.

2. METODA PROJEKTOWANIA KOMPLEKSOWEGO SYSTEMU

ZWALCZANIA ZAGROŻENIA METANOWEGO W KOPALNIACH
WĘGLA KAMIENNEGO

Metoda projektowania kompleksowego systemu zwalczania zagrożenia metanowego w

kopalniach węgla kamiennego jest procedurą, składa się z następujących etapów:

1.

rozeznanie zagrożenia metanowego poprzez zbadanie metannonośności pokładów węgla,
prognozowanie metanowości rejonu wentylacyjnego,

2.

rozeznanie zagrożenia pożarami endogenicznymi,

3.

wyznaczenie za pomocą grafów proceduralnych:

3.1 systemu eksploatacji oraz wentylacji i odmetanowania wyrobisk górniczych,
3.2 współczynnika efektywności odmetanowania,
3.3 sposobu regulacji stężeń metanu w wyrobiskach i zrobach
3.4 sposobów kontroli parametrów fizykochemicznych gazów
3.5 możliwych czynników inicjacji wybuchu metanu,
3.6 sposobu kontroli zagrożeń skojarzonych,
3.7 organizacji zarządzania systemu zwalczania zagrożenia metanowego w kopalni

Metoda projektowania systemu kompleksowego zwalczania zagrożenia metanowego w

kopalniach węgla kamiennego pozwala określić podstawowe środki prewencji szczególnie przeciw
wybuchowi metanu i przeciw pożarom endogenicznym dostosowane do stanu zagrożeń naturalnych.

2.1. Systemy wentylacji i odmetanowania

W oparciu o badania teoretyczne i praktyczne określono podstawowe systemy wentylacji i

odmetanowania ścian zestawiono w tabeli 1. a wpływ ich na efektywność odmetanowania i
zagrożenie pożarowe zestawiono w tabeli 2.

3

Tabela 1. Systemy wentylacji i odmetanowania ścian

WO1

WD1

WO2

WD2

WO3

WD3

WO4

WD4

WO5

WD5

WO6

WD6

WO7

WD7

WO8

WD8

4

Tabela 2. Systemy wentylacji i odmetanowania ścian

KIERUNEK

EKSPLOATACJI

SYSTEM

WENTYLACJI I

ODMETANOWANIA

WSPÓŁCZYNNIK

EFEKTYWNOŚCI

ODMETANOWANI

ZAGROŻENIE

POŻAROWE

Od pola

WO1

0.3

tak

Od pola

WO2

0.3

nie

Od pola

WO3

0.5

nie

Od pola

WO4

0.5

nie

Od pola

WO5

0.5

nie

Od pola

WO6

0.5

nie

Od pola

WO7

0.5

nie

Od pola

WO8

0.5

tak

Do pola

WD1

0.5

tak

Do pola

WD2

0.5

nie

Do pola

WD3

0.5

nie

Do pola

WD4

0.5

nie

Do pola

WD5

0.5

nie

Do pola

WD6

0.5

nie

Do pola

WD7

0.5

tak

Do pola

WD8

0.5

tak

2.2. Regulacja stężeń metanu w wyrobiskach i zrobach

Bardzo ważną sprawą jest regulowanie zawartościami metanu w wyrobiskach górniczych i

zrobach a główne środki przedstawia tabela 3.

Tabela 3. Regulacja stężeń metanu w wyrobiskach i zrobach

SPOSÓB

REGULACJI

OZNACZENIE

UWAGI

Intensywna

wentylacja ścian

IW

Wydatek strumienia powietrza musi rozrzedzać

emitowany metan do dopuszczalnych zawartości.

Wentylacja

pomocnicza

WP

Stosowanie pomocniczych urządzeń wentylacyjnych

np. na wylotach ze ścian dla mieszania metanu z

powietrzem.

Przewietrzanie

zrobów

WZ

Pozwala obniżać zawartości metanu w zrobach.

Odmetanowanie

wyrobisk

ścianowych i

korytarzowych

OS

Obejmuje otwory odmetanowania zabezpieczającego

przed dopływem metanu do wyrobisk ścianowych i

korytarzowych.

Odmetanowanie

zrobów

OZ

Obejmuje otwory odmetanowania zroby.

Inertyzacji zrobów

IZ

Doprowadzanie gazów inertnych (azot, ditlenek węgla)

w celu zmniejszenia zawartości tlenu w zrobach.

Podawanie metanu

do zrobów

PM

Doprowadzanie metanu z sieci odmetanowania w celu

zwiększenia zawartości metanu i zmniejszenia

zawartości tlenu w zrobach.

5

SPOSÓB

REGULACJI

OZNACZENIE

UWAGI

Zwiększanie oporu

aerodynamicznego

zrobów

PZ

Podsadzanie przestrzeni zrobowej piaskiem i odpadami

przemysłowymi w celu zwiększenia szczelności

zrobów.

Zwiększenie oporu

zrobów wzdłuż

chodników

ZO

Stosowanie pasów np. anhydrytowych wzdłuż

chodników

Regulacja rozkładu

spadków naporu

powietrza

PA

Kształtowanie pola potencjału aerodynamicznego w

rejonie wyrobisk.

2.3. Kontrola parametrów fizykochemicznych gazów

Bardzo ważnym elementem decydującym o bezpieczeństwie jest kontrola parametrów

fizykochemicznych gazów w kopalni, której zakres jest określony w przepisach górniczych, jako
minimalny i powinien być dostosowany do rodzaju występujących zagrożeń skojarzonych np.
zagrożenie pożarowe. Wykaz podstawowych kontroli parametrów przedstawia tabela 4.

Tabela 4. Kontrola parametrów fizykochemicznych powietrza

KONTROLA

PARAMETRU

RODZAJ

SYSTEMU

RODZAJ WYKONAWSTWA

Metanu

MI

Pomiary metanomierzami indywidualnymi przez metaniarzy,
górników, przodowych, oraz dozór.

MA

System monitoringu metanomierzami automatycznymi
rejestrującymi zawartość metanu w powietrzu kopalnianym i
wyłączającymi urządzenia elektryczne spod napięcia.

Tlenku węgla

COI

Pomiary indywidualnymi miernikami zawartości tlenku węgla.

COA

Pomiary automatycznymi miernikami zawartości tlenku węgla.

Prędkości
powietrza

AI

Pomiary prędkości powietrza anemometrami indywidualnymi.

AA

Pomiary prędkości powietrza anemometrami automatycznymi.

Ciśnienia
powietrza

BI

Pomiary ciśnienia powietrza mikrobarometrami indywidualnymi.

BA

Pomiary ciśnienia powietrza mikrobarometrami automatycznymi.

Temperatury
powietrza

TPI

Pomiary temperatury powietrza termometrami indywidualnymi.

TPA

Pomiary termometrami powietrza termometrami automatycznymi.

Temperatury
skał

TGI

Pomiary temperatury skał indywidualnymi urządzeniami, jak
termistory, pirometry.

TGA

Pomiary temperatury skał - termometrami automatycznymi.

Pracy
wentylatorów
głównych

PWG

Automatyczne urządzenia kontroli stanu pracy wentylatorów
głównych.

Pracy
wentylatorów
lutniowych

PWL

Automatyczne urządzenia kontroli stanu prac wentylatorów
lutniowych.

Stanu otwarcia
tam

TW

Czujnik stanu otwarcia tam dla kontroli zagrożenia na wypadek
„krótkich spięć”.

6

2.4. Ograniczenie inicjacji wybuchem metanu

Inicjał jest jednym z podstawowych czynników w procesie wybuchu metanu jest w związku,

z czym powinien być eliminowany w związku z możliwościami powstawania wybuchowych
mieszanin powietrzno – metanowych w wyrobiskach górniczych i zrobach (Tabela 4).

Tabela 4. Ograniczenie inicjacji wybuchem metanu

INICJAŁ
WYBUCHU

SYMBOL ŚRODKI PREWENCJI

Ogień otwarty
(zapałki,
papierosy,
spawanie)

IO

Prawny zakaz stosowania ognia otwartego np.dla oświetlenia i
prowadzenia prac spawalniczych w wyrobiskach
podziemnych.

Materiały
wybuchowe i
sprzęt
strzelniczy

IS

Bezpieczne MW względem metanu i zakres stosowania i
zakres stosowania dokładnie określony w przepisach.

Maszyny i
urządzenia
elektryczne

IE

Stosowanie maszyn i urządzeń bezpiecznych i w zakresie
określonym przepisami

Iskrzenie skał

II

Ograniczenie urabiania skał, które iskrzą, stosowanie
urządzeń zraszających.

Wybuch pyłu
węglowego

IP

Stosowanie odpowiedniej prewencji przed wybuchem pyłu
węglowego.

2.5. Kontrola zagrożeń skojarzonych

W zakresie prewencji przeciw wybuchom metanu musi być prowadzona analiza i kontrola

zagrożeń skojarzonych z metanem a w szczególności – tabela 5

Tabela 5. Kontrola zagrożeń skojarzonych

RODZAJ

ZAGROŻENIA

OZNACZENIE

ŚRODKI PREWENCJI

Zagrożenie
wybuchem pyłu
węglowego

ZP

Dostosowanie środków do stanu zagrożenia wybuchem
pyłu węglowego i metanu.

Zagrożenie
pożarami
endogenicznymi

ZO

Dostosowanie środków do stanu zagrożenia
wybuchowego i pożarowego.

Zagrożenie
tąpaniami

ZT

Stosowanie środków ograniczających możliwość
wystąpienia wybuchu w przypadkach tąpnięcia.

2.6. Organizacja zarządzania systemu zwalczania zagrożenia metanowego

Zagrożenie metanowe w kopalni musi w sposób wielostopniowy kontrolowane i

analizowane, a uzyskane informacje i wnioski służą do podejmowania działań prewencyjnych –
tabela 6.

7

Tabela 6. Organizacja zarządzania systemu zwalczania zagrożenia metanowego w kopalni

KONTROLA

OZNACZENIE CZĘSTOTLIWOŚĆ

Kontrola metanu przez
górników przodowych i
strzałowych

MG

Co 2 godziny na stanowisku pracy oraz
przed i w czasie robót strzelniczych.

Kontrola
metanu przez metaniarzy

MM

1 raz na dobę w miejscach
wyznaczonych przez głównego
inżyniera wentylacji.

Kontrola metanu przez dozór

MD

Na każdym stanowisku pracy i w
innych wyznaczonych miejscach.

Kontrola metanu przez osoby
dozoru wyższego i
kierownictwa kopalni

MK

W miejscach wyznaczonych i gdzie
gromadzi się metanu.

Kontrola gazów - pobieranie
prób powietrza do analizy
chemicznej

PG

W odstępach i miejscach określonych
np. raz na dobę, tydzień, miesiąc.

Kontrola wentylacji i
zagrożeń przez Głównego
Inżyniera Wentylacji i służbę

KTW

W wyrobiskach górniczych.

Kontrola wentylacji i
zagrożeń przez Dyspozytora
metanometrii

KDM

Kontrola wskazań urządzeń
metanometrii automatycznej i akcji
usuwania zagrożenia metanowego
wspólnie z dozorem i górnikami.

Kontrola wentylacji i
zagrożeń przez Dyspozytor
główny kopalni

KDG

Kontrola pracy kopalni przez
dyspozytora i prowadzenie akcji
usuwania zagrożeń metanowych,
pożarowych i innych.

2.7. Procedura metody projektowania systemu kompleksowego zwalczania zagrożenia
metanowego w ścianach w kopalniach węgla kamiennego

2.7.1. Kompleksowy system zwalczania zagrożenia metanowego

Bazując na uregulowaniach prawnych i doświadczeniach praktycznych została opracowana

kryterialna procedura wyboru racjonalnego systemu eksploatacji, wentylacji odmetanowania oraz
działań prewencyjnych w aspekcie zwalczania zagrożenia wybuchu metanu i zagrożeń skojarzonych
(rys1,2,3 i 4).

8

RO ZPO ZNANIE ZAGRO ZENIA

METANO W EGO

I

KATEGO RIA

ZAGRO ZENIA

METANO W EGO

0.02 - 2.5 m3/t

cz .s.w.

II

KATEGO RIA

ZAGRO ZENIA

METANO W EGO

2.5 - 4.5 m3/t cz .s.w.

III

KATEGO RIA

ZAGRO ZENIA

METANO W EGO

4.5 - 8 m3/t cz .s.w.

IV

KATEGO RIA

ZAGRO ZENIA

METANO W EGO

pow 8 m3/t cz .s.w.

PRO GNO ZA

METANO W O SC I

REJO NU SC IANY

METANO W O SC

REJO NU SC IANY

DO 15 m3/min

METANO W O SC

REJO NU SC IANY

O D 15 DO 30

m3/min

METANO W O SC

REJO NU SC IANY

PO NAD 30 m3/min

Rys.1.Ogólny schemat blokowy procedury kompleksowego systemu zwalczania zagrożenia
metanowego

9

Efe ktywnosc

odmetanowania >0.3

Me tanowosc

do 15 m3/min

Zagroz e nie

poz arami

e ndoge nicz nymi

Prognoz a

z agroz e nia

poz arowe go

T

N

SYSTEM

EKSPLO ATAC JI,W ENT

YLAC JI I

O DMETANO W ANIA:

WO3, WO4, WO5, WO6,
WD1, WD2, WD3, WD4,
WD5, WD6, WD7, WD8

Efe ktywnosc

odmetanowania <0.3

REGULAC JA

STEZEN METANU W

W YRO BISKAC H I

ZRO BAC H

IW, WZ, OS, OZ, PA

SYSTEM KO NTRO LI

PARAMETRÓ W

FIZYKO -C HEMIC ZN

YC H PO W IETRZA

MI, MA, COI, COA,
AI, AA, PWG,
PWL,T W

O GRANIC ZENIE

INIC JAC JI

W YBUC HU

METANU

IO, IS, IE ,II, IP

SYSTEM

EKSPLO ATAC JI,W

ENTYLAC JI I

O DMETANO W ANI

A:

WO7, WO8, WD7,

WD8

REGULAC JA

STEZEN METANU W

W YRO BISKAC H I

ZRO BAC H

IW, OS, OZ, IZ, PZ,
PO

SYSTEM KO NTRO LI

PARAMETRÓ W

FIZYKO -C HEMIC ZN

YC H PO W IETRZA

MI, MA, COI, COA AI,
AA, T PA, T PG, PWG,
PWL, T W

OGRANIC ZENIE

INIC JAC JI

W YBUC HU METANU

IO, IS, IE, I, IP

Zagroz e nie

poz arami

e ndoge nicz nymi

Prognoz a

z agroz e nia

poz arowe go

T

N

SYSTEM

EKSPLO ATAC JI,W ENTY

LAC JI I

O DMETANO W ANIA:

WO1,

WO2,WO3,WO4,WO,5,W

O6,WO7,WO8,

WD1,WD2,WD3,WD4,WD

5,WD6,WD7,WD8

REGULAC JA

STEZEN METANU W

W YRO BISKAC H I

ZRO BAC H

IW, WZ, OS, OZ, PA

SYSTEM KO NTRO LI

PARAMETRÓ W

FIZYKO -C HEMIC ZN

YC H PO W IETRZA

MI, MA, COI, COA,
AI, AA, PWG, PWL,
T W

O GRANIC ZENIE

INIC JAC JI

W YBUC HU

METANU

IO ,IS, IE, II, IP

SYSTEM

EKSPLO ATAC JI,W

ENTYLAC JI I

O DMETANO W ANI

A:

WO1,WO7,W08,WD

7,WD8

REGULAC JA

ZAW ARO SC I

METANU W

W YRO BISKAC H I

ZRO BAC H

IW, OS, IZ, PZ, PA

SYSTEM KO NTRO LI

PARAMETRÓ W

FIZYKO -C HEMIC ZNY

C H PO W IETRZA

MI, MA, COI, COA AI,
AA, T PA, T GA, PWG,
PWL, T W

O GRANIC ZENIE

INIC JAC JI

W YBUC HU METANU

IO, IS, IE, II, IP

KO NTRO LA

ZAGRRO ZEÑ

SKO JARZO NYC H

ZP, ZO, ZT

KO NTRO LA

ZAGRRO ZEÑ

SKO JARZO NYC H

ZP, ZO, ZT

KO NTRO LA

ZAGRRO ZEÑ

SKO JARZO NYC H

ZP, ZO ,ZT

KO NTRO LA

ZAGRRO ZEÑ

SKO JARZO NYC H

ZP ,ZO, ZT

O RGANIZAC JA

ZARZADZANIA SYSTEMEM

ZW ALC ZANIA

ZAGRO ZENIA

METANO W EGO

MG, MM, MD, MK. PG,

KT W, KDM, KDG

O RGANIZAC JA

ZARZADZANIA SYSTEMEM

ZW ALC ZANIA

ZAGRO ZENIA

METANO W EGO

MG, MM, MD, MK. PG,

KT W, KDM, KDG

O RGANIZAC JA

ZARZADZANIA

SYSTEMEM

ZW ALC ZANIA

ZAGRO ZENIA

METANO W EGO

MG, MM, MD, MK. PG,

KT W, KDM ,KDG

O RGANIZAC JA

ZARZADZANIA SYSTEMEM

ZW ALC ZANIA

ZAGRO ZENIA

METANO W EGO

MG, MM, MD, MK. PG, KT W

,KDM, KDG

Rys.2. Ogólny schemat blokowy procedury kompleksowego systemu zwalczania

zagrożenia metanowego- metanowość rejonu ściany < 15 m

3

/min

10

Efe ktywnosc

odmetanowania >0.3

Me tanowosc

od 15 do 30

m3/min

Zagroz e nie

poz arami

e ndoge nicz nymi

Prognoz a

z agroz e nia

poz arowe go

T

N

SYSTEM

EKSPLO ATAC JI,

WENTYLAC JI I

O DMETANO WANIA:

WO3, WO4, WO5, WO6,

WD1, WD2, WD3, WD4,
WD5, WD6, WD7, WD8

Efe ktywnosc

odmetanowania <0.3

REGULAC JA

STEZEN METANU W

WYRO BISKAC H I

ZRO BAC H

IW, WZ, OS, OZ, PA

SYSTEM KO NTRO LI

PARAMETRÓ W

FIZYKO -C HEMIC ZN

YC H PO WIETRZA

MI,MA,COI, AI,AA,
PWG,PWL,T W

O GRANIC ZENIE

INIC JAC JI

WYBUC HU

METANU

IO, IS, IE ,II, IP

SYSTEM

EKSPLO ATAC JI,

WENTYLAC JI I

O DMETANO WANI

A:

WO7, WO8, WD7,

WD8

REGULAC JA

STEZEN METANU W

WYRO BISKAC H I

ZRO BAC H

IW, OS, OZ, IZ, PZ,
PA

SYSTEM

KO NTRO LI

PARAMETRÓ W

FIZYKO -C HEMIC ZN

YC H PO WIETRZA

MI,MA,COI, AI,AA,
PWG,PWL,T W

OGRANIC ZENIE

INIC JAC JI

WYBUC HU METANU

IO, IS, IE, II, IP

Zagroz e nie

poz arami

e ndoge nicz nymi

Prognoz a

z agroz e nia

poz arowe go

T

N

SYSTEM

EKSPLO ATAC JI,

WENTYLAC JI I

O DMETANO WANIA:

WO1, WO4, WO6,

WO7,WO8,

WD1, WD3, WD4,WD5,

WD6, WD7, WD8

REGULAC JA

STEZEN METANU W

WYRO BISKAC H I

ZRO BAC H

IW, PW, WZ, OS,

OZ, PA

SYSTEM

KO NTRO LI

PARAMETRÓ W

FIZYKO -C HEMIC ZN

YC H PO WIETRZA

MI,MA,COI, AI,AA,
PWG,PWL,T W

O GRANIC ZENIE

INIC JAC JI

WYBUC HU

METANU

IO ,IS, IE, II, IP

SYSTEM

EKSPLO ATAC JI,

WENTYLAC JI I

O DMETANO WANI

A:

WO1, WO7, W08,

WD7, WD8

REGULAC JA

STEZEN METANU W

WYRO BISKAC H I

ZRO BAC H

IW, PW, OS, IZ, PZ,
PA

SYSTEM KO NTRO LI

PARAMETRÓ W

FIZYKO -C HEMIC ZNY

C H PO WIETRZA

MI, MA, COI, COA
AI,AA, T PA, T GA,
PWG, PWL,T W

O GRANIC ZENIE

INIC JAC JI

WYBUC HU METANU

IO, IS, IE, II, IP

KO NTRO LA

ZAGRRO ZEÑ

SKO JARZO NYC H

ZP, ZO, ZT

KO NTRO LA

ZAGRRO ZEÑ

SKO JARZO NYC H

ZP, ZO, ZT

KO NTRO LA

ZAGRRO ZEÑ

SKO JARZO NYC H

ZP, ZO ,ZT

KO NTRO LA

ZAGRRO ZEÑ

SKO JARZO NYC H

ZP ,ZO, ZT

O RGANIZAC JA

ZARZADZANIA SYSTEMU

ZWALC ZANIA

ZAGRO ZENIA

METANO WEGO

MG, MM, MD, MK. PG,

KT W ,KDM ,KDG

O RGANIZAC JA

ZARZADZANIA SYSTEMU

ZWALC ZANIA

ZAGRO ZENIA

METANO WEGO

MG, MM, MD, MK. PG,

KT W ,KDM ,KDG

O RGANIZAC JA

ZARZADZANIA

SYSTEMU ZWALC ZANIA

ZAGRO ZENIA

METANO WEGO

MG, MM, MD, MK. PG,

KT W ,KDM ,KDG

O RGANIZAC JA

ZARZADZANIA SYSTEMU

ZWALC ZANIA

ZAGRO ZENIA

METANO WEGO

MG, MM, MD, MK. PG,

KT W ,KDM ,KDG

Rys.3. Ogólny schemat blokowy procedury kompleksowego systemu zwalczania

zagrożenia metanowego- metanowość rejonu ściany od 15do 30 m

3

/min

11

Me tanowosc

ponad 30

m3/min

Efe ktywnosc

odmetanowania >0.3

Zagroz e nie

poz arami

e ndoge nicz nymi

Prognoz a

z agroz e nia

poz arowe go

T

N

SYSTEM

EKSPLO ATAC JI,

W ENTYLAC JI I

O DMETANO W ANIA:

WO3, WO4, WO5, WO6,

WD1, WD3, WD4, WD5,
WD6, WD7, WD8

REGULAC JA

STEZEN METANU W

W YRO BISKAC H I

ZRO BAC H

IW, WZ, OS, OZ, PA

SYSTEM KO NTRO LI

PARAMETRÓ W

FIZYKO -C HEMIC ZN

YC H PO W IETRZA

MI, MA, COI, AI, AA,
PWG, PWL, T W

O GRANIC ZENIE

INIC JAC JI

W YBUC HU

METANU

IO, IS, IE ,II, IP

SYSTEM

EKSPLO ATAC JI,

W ENTYLAC JI I

O DMETANO W ANI

A:

WO7, WO8, WD7,
WD8

REGULAC JA

STEZEN METANU W

W YRO BISKAC H I

ZRO BAC H

IW, OS, OZ, IZ, PZ,
PA

SYSTEM KO NTRO LI

PARAMETRÓ W

FIZYKO -C HEMIC ZN

YC H PO W IETRZA

MI, MA, COI, AI, AA,
T PA, T GA, PWG,
PWL, T W

OGRANIC ZENIE

INIC JAC JI

W YBUC HU METANU

IO, IS, IE, II, IP

KO NTRO LA

ZAGRRO ZEÑ

SKO JARZO NYC H

ZP,ZO,ZT

KO NTRO LA

ZAGRRO ZEÑ

SKO JARZO NYC H

ZP,ZO,ZT

O RGANIZAC JA

ZARZADZANIA SYSTEMU

ZW ALC ZANIA

ZAGRO ZENIA

METANO W EGO

MG, MM, MD, MK. PG,

KT W, KDM, KDG

O RGANIZAC JA

ZARZADZANIA SYSTEMU

ZW ALC ZANIA

ZAGRO ZENIA

METANO W EGO

MG, MM, MD, MK, PG,

KT W, KDM, KDG

Rys.4. Ogólny schemat blokowy procedury kompleksowego systemu zwalczania

zagrożenia metanowego- metanowość rejonu ściany ponad 30 m

3

/min

12

2.7.2. Przykłady zastosowania metody projektowania systemu kompleksowego zwalczania
zagrożenia metanowego w ścianach w kopalniach węgla kamiennego

Dla założonych warunków dla 3 przykładowych ścian o prognozowanych różnych

metanowościach i zagrożeniach naturalnych zastosowano metodę projektowania systemu
kompleksowego zwalczania zagrożenia metanowego w ścianach w kopalniach węgla kamiennego, a
przebieg stosowania procedury i wyniki przedstawia tabela 7.

Tabela 7. Symulacja zastosowania metody projektowania systemu kompleksowego zwalczania zagrożenia

metanowego

Lp.

PARAMETRY

ŚCIANA 1

ŚCIANA 2

ŚCIANA 3

Założenia

1

Prognozowana
metanowość rejonu
ściany

10

30

60

2

Efektywność
odmetanowania

0.3

0.5

0.5

3

Zagrożenie
pożarami
endogenicznymi

tak

nie

tak

4

Klasa

zagrożenia

wybuchem

pyłu

węglowego

B

B

B

5

Zagrożenie
tąpaniami

nie

I stop.

I stop.

Możliwości zastosowania systemów

6

Możliwe systemy
eksploatacji,
wentylacji i
odmetanowania

WO1,WO7,W08,W
D7,WD8

WO3, WO4, WO5,
WO6, WD1, WD2,
WD3, WD4, WD5,
WD6, WD7, WD8

WO7, WO8, WD7, WD8

7

Regulacja
zawartości metanu
w wyrobiskach i
zrobach

IW, OS, IZ, PZ, PA

IW, WZ, OS, OZ,
PA

IW, OS, OZ, IZ,
PZ, PO

8

Kontrola
parametrów fizyko-
chemicznych
powietrza w
wyrobiskach i
zrobach

MI, MA, COI, COA
AI, AA, TPA, TGA,
PWG, PWL, TW

MI, MA, COI, COA,
AI,

AA,

PWG,

PWL, TW

MI, MA, COI, COA, AI,
AA, PWG, PWL, TW

9

Ograniczenie
inicjacji wybuchu
metanu

IO, IS, IE, II, IP

IO, IS, IE ,II, IP

IO, IS, IE, II, IP

10

Kontrola zagrożeń
skojarzonych

ZP, ZO, ZT

ZP, ZO, ZT

ZP, ZO, ZT

11

Organizacja
zarządzania
systemem
zwalczania
zagrożenia
metanowego

MG, MM, MD, MK.
PG, KTW, KDM,
KDG

MG, MM, MD, MK.
PG, KTW, KDM,
KDG

MG, MM, MD, MK. PG,
KTW, KDM, KDG

13

Lp.

PARAMETRY

ŚCIANA 1

ŚCIANA 2

ŚCIANA 3

Wybór systemu

12

Racjonalny system
eksploatacji,
wentylacji i
odmetanowania

WO1

WO2

WO8

13

Regulacja
zawartości metanu
w wyrobiskach i
zrobach

IW, OS, IZ, PZ, PA

IW, WZ, OS, OZ,
PA

IW, OS, OZ, IZ,
PZ, PA

14

Kontrola
parametrów fizyko-
chemicznych
powietrza w
wyrobiskach i
zrobach

MI, MA, COI, COA
AI, AA, TPA, TGA,
PWG, PWL, TW

MI, MA, COI, COA,
AI, AA, PWG,
PWL, TW

MI, MA, COI, COA, AI,
AA, PWG, PWL, TW

15

Ograniczenie
inicjacji wybuchu
metanu

IO, IS, IE, II, IP

IO, IS, IE ,II, IP

IO, IS, IE, II, IP

16

Kontrola zagrożeń
skojarzonych

ZP, ZO, ZT

ZP, ZO, ZT

ZP, ZO, ZT

17

Organizacja
zarządzania
systemem
zwalczania
zagrożenia
metanowego

MG, MM, MD, MK.
PG, KTW, KDM,
KDG

MG, MM, MD, MK.
PG, KTW, KDM,
KDG

MG, MM, MD, MK. PG,
KTW, KDM, KDG

Metoda projektowania systemu kompleksowego zwalczania zagrożenia metanowego w ścianach w

kopalniach węgla kamiennego pozwoliła wyznaczyć dla poszczególnych ścian optymalne systemy eksploatacji,
wentylacji i odmetanowania oraz prewencji przeciwwybuchowej i przeciwpożarowej umożliwiające
prowadzenie bezpiecznej eksploatacji w warunkach występowania zagrożeń skojarzonych.

3. STWIERDZENIA I WNIOSKI

Przedstawiony materiał pozwala na sformułowanie następujących stwierdzeń i wniosków:

1) Opanowanie zagrożenia metanowego w kopalniach wymaga prowadzenia kompleksowych

działań obejmujących przede wszystkim:



rozeznanie metanonośności pokładów węgla na etapie badań geologicznych i prowadzenia

robót udostępniająco – przygotowawczych w złożu węglowym,



ograniczenie wielkości emisji metanu do wyrobisk górniczych,



eliminowanie źródeł inicjacji metanu



przestrzeganie zasad techniki górniczej i przepisów prawa geologiczno – górniczego przez
załogi górnicze.

2) Opanowanie zagrożenia metanowego w kopalniach podziemnych wymaga stosowania

kompleksowego systemu obejmującego:



systemy wentylacji i odmetanowania

14



regulację stężeń metanu w wyrobiskach i zrobach



kontrolę parametrów fizykochemicznych gazów w kopalni,



kontrolę zagrożeń skojarzonych,



organizację zarządzania systemu zwalczania zagrożenia metanowego w kopalni.

3) Metoda projektowania systemu kompleksowego zwalczania zagrożenia metanowego w ścianach

w kopalniach węgla kamiennego pozwala kryterialnie zdeterminować kompleks środków
prewencyjnych obejmujący system eksploatacji, wentylacji, odmetanowania oraz kontrolno –
zabezpieczających a także organizacyjnych dostosowanych do realnego poziomu zagrożeń
skojarzonych w tym szczególnie zagrożenia metanowego, pożarami endogenicznymi i
zagrożenia wybuchem pyłu węglowego.

Literatura

1) Przewietrzanie kopalń / J. Pawiński, J. Roszkowski, J. Strzemiński Wydawnictwo

„Sląsk”1978r.

2) Methane explosion threats in Polish coal mines : experiences and prevention / Stanisław

NAWRAT, Sebastian NAPIERAJ // W: The 1st China international conference proceedings
on Coal mine gas control & utilization : October 26–27, 2005, Beijing, P. R. China / eds. Li
Yizhong [et al.]. — Beijing : Coal Industry Publishing House, 2005. — S. 39–47. —
Bibliogr. s. 47, Abstr.

3) Systems of fighting against methane threat in coal mines / Stanisław NAWRAT, Sebastian

NAPIERAJ // W: The 1st China international conference proceedings on Coal mine gas
control & utilization : October 26–27, 2005, Beijing, P. R. China / eds. Li Yizhong [et al.].
— Beijing : Coal Industry Publishing House, 2005. — S. 224–232. — Bibliogr. s. 232,
Abstr.