1

PRZYRZĄDY POMIAROWE DO WYZNACZANIA PARAMETRÓW WENTYLACYJNYCH.

Pomiar prędkości powietrza

Prędkość powietrza mierzy się przyrządami, zwanym anemometrami. W kopalniach używane są

anemometry skrzydełkowe (rys. 1 i 3) oraz czaszowe (rys.2).

Rys.1. Anemometr skrzydełkowy Rys. 2. Anemometr czaszowy

Anemometr skrzydełkowy jest to wiatraczek zabudowany w odpowiedniej obudowie i zaopatrzony

w licznik obrotów ze skalą, na której odczytuje się drogę powietrza w metrach. Dzieląc drogę przez
czas pomiaru, otrzymuje się średnią prędkość przepływu powietrza w metrach na sekundę (m/sek).
Czas pomiaru mierzy się stoperem, który zazwyczaj jest zabudowany w anemometrze i automatycznie
zatrzymuje licznik po upływie 60 sekund. Obecnie coraz częściej stosowane są anemometry
posiadające licznik elektroniczny(rys. 3), podający prędkość bezpośrednio na wyświetlaczu.

Zazwyczaj mierzy się średnią prędkość powietrza przepływającego wyrobiskiem górniczym. Nie

jest ona bowiem jednakowa we wszystkich punktach przekroju wyrobiska. Największa jest w środku
przekroju, a najmniejsze wartości ma przy ociosach, stropie i spągu z powodu oporów tarcia. Chcąc
otrzymać średni pomiar, przesuwa się anemometr powolnym ruchem po całym przekroju wyrobiska
(rys. 3).

Rys. 3. Linia przesuwania anemometru w przekroju wyrobiska podczas pomiaru prędkości

powietrza

2

Pomiar prędkości powietrza w danym miejscu przekroju poprzecznego wyrobiska może odbywać

się automatycznie poprzez specjalne czujniki z zabudowanym anemometrem. Czujnik ten zabudowany
w wyrobisku przekazuje do dyspozytora automatycznie dane dotyczące prędkości powietrza.

Pomiar ciśnienia powietrza

Ciśnienie atmosferyczne mierzy się barometrami membranowymi. Ciśnienie powietrza działa na

membranę powodując jej odkształcenie, które przenoszone jest na wskazówkę przyrządu. Do ciągłego
rejestrowania ciśnienia atmosferycznego służy barograf, który zamiast wskazówki ma drążek
zakończony piórkiem wypełnionym tuszem. Piórko to kreśli na obracającym się walcu wartość ciśnienia.

1— termometr mokry,
2 — termometr suchy,
3 — wentylatorek,
4 — sprężyna do napędu wentylatorka,
5 — wilgotny muślin.

Rys. 4. Psychrometr aspiracyjny

Obecnie coraz częściej korzysta się z barometrów z cyfrowym przekazem danych, których

dodatkowa zaletą jest zapamiętywanie wyników pomiarów w pamięci wewnętrznej.

Pomiar temperatury

Temperaturę powietrza mierzy się termometrem suchym lub mokrym.

3

Pomiar temperatury powietrza termometrem suchym polega na odczytaniu jej wartości, gdy bańka

z rtęcią jest sucha. Natomiast w termometrze mokrym jego bańka owinięta jest zwilżonym muślinem.

Temperaturę powietrza mierzoną termometrem suchym nazywa się temperaturą suchą,

a mierzoną termometrem mokrym — temperaturą mokrą.

Temperaturę „suchą” i „mokrą” można również mierzyć psychrometrem. W obudowie tego

przyrządu zabudowane są dwa termometry: jeden suchy i drugi mokry, mający bańkę z rtęcią owiniętą
wilgotnym muślinem. Rysunek 4 przedstawia psychrometr z nadmuchem, zwany psychrometrem
aspiracyjnym. Posiada on wentylator napędzany sprężyną, którego zadaniem jest wywołanie ruchu
powietrza wokół termometrów. Wskutek parowania wody zawartej w wilgotnym muślinie, termometr
mokry wskazuje mniejszą temperaturę w porównaniu ze wskazaniem termometru suchego. Im większa
jest wilgotność względna powietrza, tym mniejsza jest różnica wskazań obu termometrów. Przy
wilgotności względnej równej 100% oba termometry wskazują jednakową temperaturę. I odwrotnie,
im bardziej suche jest powietrze, tym bardziej różnią się warunki pomiaru termometru suchego
i mokrego.

Pomiar wilgotności powietrza

W kopalni pod ziemią względną wilgotność powietrza określa się za pośrednictwem termometru

suchego i mokrego lub psychometru.



Jeżeli temperaturę mierzy się termometrem suchym i mokrym, to wilgotność względną
powietrza odczytuje się z odpowiedniej tablicy, na podstawie pomierzonej temperatury
suchej i mokrej.



Jeżeli temperaturę suchą i mokrą mierzy się psychrometrem, to z tablicy lub
nomogramu dołączonego do danego przyrządu odczytuje się wilgotność względną
powietrza na podstawie pomierzonej temperatury suchej i mokrej,

Wilgotność względną powietrza można mierzyć także higrometrem. Zasada działania higrometru

opiera się na zmianie długości włosia naturalnego lub struny z tworzywa sztucznego pod wpływem
zmian wilgotności. Przyrządów tych nie używa się do pomiarów pod ziemią.

Kontrola składu powietrza kopalnianego

Kontrolę składu powietrza kopalnianego wykonuje się ją za pomocą:



analizy chemicznej przeprowadzanej w laboratorium,



specjalnych przyrządów do wykrywania i pomiaru gazów występujących w powietrzu
kopalnianym.

Pomiar może być przeprowadzany okresowo, co pewien okres czasu lub w sposób ciągły, gdzie

wyniki pomiaru są przekazywane bezpośrednio do dyspozytorni kopalnianej.

Analizy chemiczne laboratoryjne

Metodę tę stosuje się przy okresowej kontroli powietrza kopalnianego. Wymaga pobrania próbek

powietrza kopalnianego, przesłania ich do laboratorium i wykonania tam analizy chemicznej.

Próbki powietrza kopalnianego pobiera się do pipet szklanych wypełnionych wodą. Pipeta ma

pojemność 500 cm

3

i zamknięta jest z obu stron kurkami szklanymi.

4

Rys. 5. Pipety do pobierania próbek powietrza

a — szklana z kurkami zwykłymi, b — z pompką gumową

Pipetę napełnia się wodą destylowaną, zakwaszoną lekko kwasem solnym lub siarkowym.

W miejscu pobrania próbki otwiera się oba kurki. Woda wylewa się i pipeta wypełnia się powietrzem
kopalnianym (rys.5a). Następnie zamyka się kurki i próbkę odsyła do analizy. Omówiony sposób
pobierania próbek powietrza nazywa się „sposobem mokrym” i jest powszechnie stosowany z uwagi na
łatwość i prostotę.

Nie można go stosować do wykrywania gazów łatwo rozpuszczających się w wodzie, takich jak

siarkowodór, dwutlenek siarki oraz tlenki azotu. Gazy te wykrywa się z próbek powietrza pobranych do
pipet „sposobem suchym”. Badane powietrze wtłacza się do pipety za pomocą pompki (rys. 5b).
Powyższy sposób jest stosowany w kopalni rzadko, gdyż nieczęsto zachodzi potrzeba wykrywania tych
gazów.

Do pipet pobiera się próbki powietrza:



z czynnych wyrobisk,



zza tam izolacyjnych lub pożarowych,



z otworów badawczych.

Próbki gazów spoza tam (pożarowych lub izolacyjnych) pobiera się w czasie zniżki barometrycznej

gdyż wówczas istnieje napór gazów na tamę i po otwarciu rurki znajdującej się w tamie wypływają
przez nią gazy, które przemieściły się z głębi otamowanej przestrzeni w stronę tamy.

Sposób pobierania próbek powietrza zza tamy polega na połączeniu rurki umieszczonej w tamie za

pośrednictwem węża gumowego z pipetą. Następnie otwiera się zawór umieszczony w rurce tamy
i spuszcza wodę z pipety. Po wypłynięciu wody zamyka się oba kurki pipety.

Przyrządy do wykrywania i pomiaru gazów

Natychmiastowe, aczkolwiek mniej dokładne wyniki uzyskuje się stosując specjalne przyrządy do

wykrywania i pomiaru gazów w powietrzu kopalnianym.

Obecnie, w miarę rozwoju techniki, w kopalniach stosuje się coraz więcej różnych przyrządów

stosowanych do wykrywania i pomiarów gazów. Jeszcze niedawno w kopalniach najpowszechniej
stosowane były benzynowe lampy wskaźnikowe, wykrywacze mieszkowe z rurkami wskaźnikowymi
oraz metanomierze interferencyjne i elektroniczne. W tej chwili stosuje się kilka typów wykrywaczy
elektronicznych różnych gazów. Metanomierze elektroniczne zostały wzbogacone o dodatkowe funkcje
jak np. pamięć pomiarów.

Benzynowa lampa wskaźnikowa

Jest najstarszym przyrządem do kontroli powietrza kopalnianego. Płomień osłonięty jest

uszczelnionym szklanym cylindrem oraz dwoma siatkami metalowymi.

5

Rys. 6. Benzynowa lampa wskaźnikowa

Lampą tą można mierzyć zawartość tlenu, dwutlenku węgla i metanu w powietrzu. Pomiar

zawartości tlenu jest równocześnie pomiarem zawartości dwutlenku węgla. Kopcenie płomienia lampy
lub jego zgaśnięcie jest ostrzeżeniem, że miejsce to należy natychmiast opuścić, gdyż atmosfera ta
zagraża uduszeniem z braku tlenu. W przypadku obecności metanu w badanym powietrzu jego
zawartość mierzy się wysokością płomienia lampy. Przed niebezpieczeństwem zapalenia metanu przez
płomień lampy chronią dwa kosze siatkowe. Temperatura płomienia lampy „zatrzymuje” się na
siatkach, podgrzewa je i rozkłada się równomiernie na całej ich powierzchni. W ten sposób eliminuje
się wysoką temperaturę od płomienia lampy, która mogłoby zapalić metan znajdujący się w badanym
powietrzu. Sposób przeprowadzania pomiaru zawartości tlenu, dwutlenku węgla i metanu w powietrzu
za pomocą lampy benzynowej oraz zasady jej wykorzystania w miejscu pracy określa szczegółowa
instrukcja.

Obecnie benzynowa lampa wskaźnikowa w polskim górnictwie jest wykorzystywana sporadycznie.

Wykrywacz harmonijkowy

Jest przyrządem służącym do przepompowania powietrza kopalnianego przez specjalną dla danego

gazu rurkę wskaźnikową (rys. 7).

6

Rys. 7. Wykrywacz harmonijkowy gazów z rurkami wskaźnikowymi: a) przekrój wykrywacza,

b) rurka wskaźnikowa do wykrywania CO

2

, c) rurka wskaźnikowa do wykrywania CO, d) rurka

wskaźnikowa do wykrywania H

2

S

1 — pompka mieszkowa, 2 — mieszek, 3 — zawór, 4 — ścianka przednia, 5 — łańcuszek, 6 —

sprężyny, 7 — oczko do odłamywania końców rurki wskaźnikowej, 8 — rurka wskaźnikowa.

Jest to rurka szklana zatopiona z obu końców i wypełniona masą wskaźnikową zmieniającą barwę

pod działaniem określonego gazu. Istnieją rurki wskaźnikowe do wykrywania i określania zawartości
tlenku węgla, dwutlenku węgla, siarkowodoru, dwutlenku siarki, tlenków azotu (NO, NO;), wodoru,
tlenu oraz węglowodorów ciężkich. W celu oznaczenia zawartości danego gazu w powietrzu
kopalnianym obłamuje się oba końce rurki wskaźnikowej i wkłada się ją w gniazdko wykrywacza
mieszkowego zgodnie z kierunkiem strzałki. Ściskanie mieszka pompki należy wykonać tyle razy, ile
przewiduje instrukcja dołączona do danego rodzaju rurki wskaźnikowej. Nie wolno ściskać zbyt szybko
mieszka nie czekając na całkowite jego rozprężenie, gdyż daje to fałszywy pomiar. W zależności od
typu zastosowanej rurki wskaźnikowej i zawartości badanego gazu w powietrzu nastąpi zabarwienie
substancji chemicznej w rurce. Wielkość zabarwienia odwzorowana na skali umieszczonej na rurce
mówi nam o zawartości danego gazu w badanym powietrzu.

Metanomierze

Zasady działania metanomierzy i dokonywanie nimi pomiarów zostaną omówione w następnych

rozdziałach.

Inne przyrządy do wykrywania gazów

Obecnie na kopalniach pojawiają się przyrządy do wykrywania gazów różnych typów i firm.

Rysunek 8 przedstawia fotografię miernika wielogazowego M40 do pomiaru CO, H

2

S, O

2

i gazów

wybuchowych (eksplozymetr). Małe wymiary i odporność na trudne warunki górnicze sprawują, że
przyrząd nadaje się, jako miernik osobisty. Posiada alarm wibrujący, akumulator litowo-jonowy, odczyt
stężeń maksymalnych, duży wyświetlacz LCD oraz 50-godzinną rejestrację danych. Firma Industrial
Scientific producent M40 produkuje jeszcze inne mierniki znajdujące zastosowanie w górnictwie.

Rys. 8. Przyrząd do pomiaru gazów M 40

Innym urządzeniem o podobnym zastosowaniu jest miernik MICROPAC firmy Drager.

7

KLIMATYCZNE WARUNKI PRACY

Wpływ klimatycznych warunków pracy na organizm ludzki

Stworzenie koniecznych klimatycznych warunków pracy ma na celu umożliwienie chłodzenia ciała

ludzkiego w celu odprowadzania ciepła wywiązującego się w organizmie człowieka wskutek pracy.

Podczas pracy organizm ludzki produkuje zwiększoną ilość energii cieplnej. Temperatura ciała

ludzkiego stopniowo podwyższa się (nie powinna ona przekroczyć 36,8

O

C). Przy dalszym wzroście

temperatury ciała ludzkiego pojawiają się bóle i zawroty głowy, szum w uszach, senność i apatia oraz
wzrost pobudliwości i uczucie niepokoju wewnętrznego. Zachodzi przegrzanie organizmu i gdy
temperatura ciała dojdzie do 39°C. może nastąpić śmierć z powodu udaru cieplnego.

Przed przegrzaniem ciała ludzkiego chronią organizm ludzki dwa czynniki:



chłodzenie ciała ludzkiego przez otaczające go powietrze,



samoobrona organizmu ludzkiego, polegająca na własnościach fizykalnej regulacji
temperatury ciała w dostosowaniu do warunków zewnętrznych.

Chłodzenie ciała ludzkiego przez otaczające powietrze. Wpływ klimatycznych warunków

pracy na odprowadzanie ciepła z organizmu ludzi pracujących związany jest z:



możliwością oddawania ciepła przez organizm do powietrza poprzez konwekcję i poprzez
parowanie potu. W niskich temperaturach powietrza do odprowadzenia ciepła wystarcza
konwekcja. Gdy temperatura otoczenia przekroczy wartość 35°C, oddawanie ciepła przez
organizm ludzki za pomocą konwekcji ustaje i może zachodzić tylko przez parowanie potu.
Parowanie potu zależy od wilgotności względnej powietrza. Gdy wilgotność ta wynosi 100%,
wówczas w ogóle nie może zachodzić parowanie potu, gdyż powietrze jest nasycone i nie może
przyjmować więcej wilgoci;



własnościami fizycznymi powietrza to jest jego temperaturą, prędkością przepływu oraz
wilgotnością względną.

Samoobrona organizmu ludzkiego. Polega ona na tym, że organizm dysponuje pewną rezerwą

buforową, gdyż temperatura połowy masy ciała ludzkiego jest średnio o 3÷4°C niższa od temperatury
wewnętrznej, wynoszącej niecałe 37°C. W warunkach, w których oddawanie ciepła przez skórę jest
mniejsze od jego wytwarzania przez organizm, zostają podgrzane do temperatury wewnętrznej
w pierwszej kolejności zewnętrzne części ciała. W ten sposób przez zwiększenie temperatury skóry
organizm „rozkłada” wytwarzane ciepło i powoduje reakcję ułatwiającą jego wydzielanie. Zostaje to
osiągnięte przez wzrost ukrwienia tych części ciała, z których następuje szczególnie duży odpływ ciepła
(twarz, ręce, ramiona itp.).

Elementy klimatu

W dołowych warunkach górniczych na klimatyczne warunki pracy wpływają:



własności fizyczne powietrza kopalnianego, określone jego temperaturą i wilgotnością,



intensywność przewietrzania, wyrażona prędkością przepływu powietrza.

Temperatura powietrza kopalnianego zależy od: temperatury powietrza wpływającego do

kopalni oraz od czynników górniczo-technicznych to jest temperatury górotworu, temperatury pokładu
(decydującą o nagrzewaniu powietrza od węgla urabianego w przodkach i transportowanego drogami
odstawy na powierzchnię), przemiany energii w maszynach, procesów utleniania i powietrza
sprężonego.

8

Wilgotność powietrza kopalnianego

Rozróżnia się wilgotność:



bezwzględną F (g/m

3

) jako ilość pary wodnej w gramach na 1 m

3

powietrza suchego,



względną φ (%) jako stosunek masy pary wodnej znajdującej się w powietrzu do masy
pary, która w danej temperaturze nasyca powietrze.

W górnictwie najważniejsza jest wilgotność względna, gdyż decyduje o chłodzącym działaniu

powietrza na organizm ludzki.

Wilgotność względna powietrza kopalnianego waha się w zależności od:



temperatury powietrza kopalnianego,



temperatury i wilgotności górotworu,



zawodnienia kopalni (woda naturalna i podsadzkową),



zawodnienia wyrobisk (rozlewanie się wody po spągu, nie uchwycenie wody w szybach itp.),



intensywności przewietrzania.

Prędkość przepływu powietrza w wyrobiskach kopalni, powinna być taka, aby:



doprowadzona do miejsca pracy ludzi ilość powietrza zapewniała odpowiedni jego skład,
temperaturę i wilgotność, określone przepisami górniczymi,



w miejscu pracy wykorzystać chłodzące działanie prądu powietrza.

Z punktu widzenia chłodzącego działania powietrza, już prędkość 0,03 m/s wpływa na wymianę

ciepła pomiędzy organizmem ludzkim a powietrzem.

Przepisy górnicze określają, że z uwagi na obecność ludzi prędkość powietrza nie powinna

przekraczać:



w ścianach i zabierkach 5 m/s,



w wyrobiskach korytarzowych 8 m/s,



w szybach 12 m/s.

Komfort pracy

Komfort pracy ocenia się za pomocą trzech parametrów powietrza kopalnianego:



temperatury,



wilgotności względnej,



prędkości przepływu.

Temperaturę powietrza mierzy się bezpośrednio termometrem suchym i mokrym. Temperatura

mierzona termometrem suchym nie może przekraczać 28°C. Gdy wynosi ona 28÷33°C, wówczas
należy skrócić czas pracy do 6 godzin. W temperaturze większej od 33°C może być wykonywana praca
tylko w ramach akcji ratowniczej.

Wilgotność względną powietrza kopalnianego określa się na podstawie pomiaru.
W zależności od wilgotności względnej organizm ludzki odczuwa powietrze jako:



bardzo suche, przy wilgotności względnej poniżej 40%,



suche, przy wilgotności względnej 40-60%,



normalne, przy wilgotności względnej 60-80%,



wilgotne, przy wilgotności względnej 80-95%,



bardzo wilgotne, przy wilgotności względnej powyżej 95%.

Prędkość przepływu powietrza w istotny sposób decyduje o chłodzącym działaniu powietrza.

9

Chłodzące działanie przepływającego powietrza polega na odbieraniu ciepła z ciała ludzkiego

i zależy od wspólnego oddziaływania: temperatury, wilgotności i prędkości powietrza kopalnianego.
Intensywność chłodzącego działania powietrza, czyli natężenie chłodzenia K, jest to wielkość strat
ciepła z 1 cm

2

powierzchni ciała ludzkiego w jednostce czasu (w 1 s).

Jednostką natężenia chłodzenia jest 1 katastopień (mcal/s • cm

2

), który określa ilość ciepła

odbieraną z powierzchni 1 cm

2

w 1 s przy temperaturze ciała ludzkiego 36,5°C.

Intensywność chłodzenia można zmierzyć bezpośrednio za pomocą katatermometru lub określić

pośrednio za pomocą nomogramu na podstawie pomiaru temperatury mokrej powietrza i prędkości
jego przepływu.

Rys. 9. Katatermometr

Sposób bezpośredni polega na zmierzeniu intensywności chłodzenia katatermometrem (rys.9),

którym mierzy się jednocześnie wszystkie czynniki wpływające na chłodzące działanie prądu powietrza,
tzn. jego temperaturę, wilgotność i prędkość przepływu.

Jest to termometr alkoholowy z rurką długości około 20 cm, zakończoną z obu stron bańkami

(zbiorniczkami), na której zaznaczone są dwie kreski odpowiadające temperaturom 35 i 38°C, których
średnia, wynosząca 36,5°C, odpowiada temperaturze ciała ludzkiego.

Katatermometr odgrzewa się w termosie z gorącą wodą do temperatury 50÷70 C tak długo, aż

górna bańka zostanie wypełniona alkoholem do 1/3 swej objętości. Następnie wyjmuje się przyrząd
z termosu, osusza się z wody i zawiesza w pozycji pionowej. Podczas ochładzania katatermometru
opada słup alkoholu od górnej bańki do dolnej. Za pomocą stopera mierzy się czas spadania słupa
alkoholu od temperatury 38°C do temperatury 35 C. Pomiar ten wykonuje się od 3 do 5 razy i oblicza
się średnią arytmetyczną otrzymanych wyników.

Natężenie chłodzenia, czyli intensywność chłodzącego działania prądu powietrza, oblicza się za

pomocą wzoru

katastopnie (mcal/cm

2

s)

K — szukana liczba katastpni, wyrażająca natężenie chłodzenia,

10

F — stała katatermometru wycechowana dla każdego przyrządu, a oznaczająca, ile ciepła

(milikalorii) zostaje odprowadzone z 1 cm

2

powierzchni przyrządu podczas jego ochładzania od 38

do 35°C,

T — czas chłodzenia (sekundy), czyli czas opadania słupa alkoholu od 38 do 35°C (średnia

arytmetyczna pomiarów).

Im wolniej opada słup alkoholu, czyli im dłuższy jest czas chłodzenia, tym słabsze jest chłodzące

działanie prądu powietrza.

Ponieważ katatermometr mokry bardziej odzwierciedla spocone ciało ludzkie, dlatego pomiar

należy przeprowadzać przyrządem mokrym, czyli przyrządem, który ma dolną bańkę zbiornika owiniętą
mokrą szmatką lub muślinem.

Sposób pośredni określania intensywności chłodzenia polega na zmierzeniu temperatury mokrej

powietrza i prędkości jego przepływu. Znając powyższe wartości określa się katastopnie wilgotne
z nomogramu (rys. 10).

Na osi poziomej znajdujemy punkt A, którego położenie odpowiada zmierzonej prędkości

przepływu powietrza. Na osi pionowej znajduje się punkt B, wyznaczający swym położeniem
pomierzoną temperaturę mokrą powietrza. Punkt K przecięcia się prostych prostopadłych wykreślonych
z tych punktów wyznacza liczbę katastopni, określających intensywność chłodzenia w miejscu pomiaru.

Sposoby poprawy warunków klimatycznych w kopalni

Zagrożeniem klimatycznym nazywamy ujemny w wpływ temperatury i wilgotności powietrza na

organizm ludzki.

Zagrożenie klimatyczne w wyrobiskach dołowych i przodkach górniczych można zmniejszyć:



za pomocą środków naturalnych,



z zastosowaniem maszyn chłodniczych.

Zwalczanie zagrożenia klimatycznego za pomocą środków naturalnych

Zwalczanie zagrożenia klimatycznego za pomocą środków naturalnych sprowadza się do

regulowania następujących czynników:



temperatury powietrza,

11



wilgotności względnej powietrza,



intensywnego przepływu powietrza w przodkach, w miejscu pracy ludzi.

Temperatura powietrza

Wysoka temperatura powietrza kopalnianego jest wynikiem jego nagrzewania przez ociosy

wyrobisk górniczych. Wysoka temperatura górotworu jest tak intensywnym źródłem ciepła, że
wszystkie inne źródła stanowią tylko niewielką jej część, chociaż nie bez znaczenia jest moc
zainstalowanych urządzeń energomechanicznych.

Obniżenie wysokiej temperatury powietrza kopalnianego środkami naturalnymi uzyskuje się przez:



doprowadzenie do oddziałów przygotowawczych i wybierkowych dużej ilości świeżego
powietrza



kierowanie prądów świeżego powietrza wyrobiskami, w których temperatura górotworu jest
najmniejsza;



stosowanie krótkich dróg dopływu świeżego powietrza,



prowadzenie świeżego powietrza wyrobiskami gdzie nie odbywa się odstawa urobku; duże
powierzchnie świeżo urobionego węgla (jeszcze nieochłodzonego), powodują jego
podgrzanie (rys. 11),



stosowanie przerw w urabianiu węgla w wyrobiskach wybierkowych; świeżo urobiony węgiel
posiada podwyższoną temperaturę górotworu i powoduje nagrzanie powietrza w miejscu
jego urabiania i na trasie odstawy,



racjonalną gospodarkę mocą urządzeń energomaszynowych.

Rys.11. Przewietrzanie ściany „na upad” w celu obniżenia temperatury (wentylacja homotropowa).

Wilgotność powietrza

Obniżenie wilgotności względnej powietrza świeżego płynącego do przodków górniczych uzyskuje

się w następujący sposób:



w szybach wdechowych należy wodę ściekającą ujmować w rynny, aby nie dopuścić do jej
rozbryzgiwania się w szybie,



w wyrobiskach cała woda powinna być skierowana do ścieku - nie dopuszczamy do
zalewania spągu,

12



chodniki wodne i osadnikowe należy przewietrzać odrębnym prądem powietrza i izolować je
od prądów powietrza świeżego.

Prędkość powietrza

Duża prędkość przepływu w samych przodkach wyrobisk ma silne działanie chłodzące prądu

powietrza, co jest tym bardzie konieczne, im wyższa jest temperatura powietrza.

Zwalczanie zagrożenia klimatycznego za pomocą urządzeń chłodzących

W przypadku, gdy mimo zastosowania środków naturalnych temperatura w wyrobiskach

górniczych przekracza 28

0

C należy zastosować urządzenia chłodzące.

Komplet urządzeń chłodzących stanowią (rys. 12):



chłodnica powietrza,



agregat chłodniczy,



chłodnica wyparna wody,



podwójne rurociągi

Górnicze urządzenie chłodzące posiada następujące obiegi:



pierwszy – obieg parownika, schłodzona woda z agregatu chłodniczego jest kierowana
rurociągami do chłodnicy powietrza ulokowanej w wyrobisku górniczym, po opuszczeniu
chłodnicy powraca do agregatu.



drugi – obieg skraplacza, woda ciepła ze skraplaczy agregatów chłodniczych jest kierowana
rurociągami do chłodnic wyparnych wody, skąd po ochłodzeniu powraca rurociągami do
skraplacza agregatu chłodniczego,



trzeci – obieg czynnika chłodniczego (np. Freon 22) – czynnik chłodniczy odbiera ciepło
w parowniku od wody chłodzonej, a następnie po sprężeniu oddaje ciepło w skraplaczu.

13

Systemy klimatyzacji

W celu ochłodzenia powietrza stosujemy system klimatyzacji:



system klimatyzacji lokalnej



system klimatyzacji grupowej



system klimatyzacji centralnej

Spośród wymienionych systemów najlepsze wyniki daje klimatyzacja centralna.

Systemy klimatyzacji lokalnej

Urządzenia klimatyczne pracujące lokalnie to na ogół układ, gdzie agregat chłodniczy i chłodnica

powietrza zabudowane są w wyrobisku w miejscu, w którym chcemy obniżyć temperaturę powietrza
a chłodnica wyparna wody jest poza rejonem. Agregat chłodniczy z chłodnicą wyparną wody połączony
jest podwójną nitką rurociągów.

Wyznaczając

lokalizację chłodnic

wyparnych

trzeba

zapewnić w

wyrobisku

odpowiednią ilość powietrza jak i jego odpowiednią temperaturę. Należy liczyć się z przyrostem
temperatury powietrza w wyrobisku za chłodnicą wyparną. Nie może jednak, ona przekroczyć 33°C.
Powietrze powinno być kierowane najkrótsza drogą do szybu wydechowego. Wentylacja lokalna może
być stosowana do schłodzenia powietrza w ścianach lub w wyrobiskach korytarzowych.

Do schładzania powietrza w rejonie ścian urządzenia chłodzące ustawia się w chodnikach

przyścianowych. Od chłodnic powietrza ciągniemy lutniociągi w kierunku ściany, z możliwością
wprowadzania ich do ściany. Można również chłodnice powietrza zabudować bezpośrednio w ścianie.

Stosując schładzanie powietrza w wyrobisku korytarzowym inny będzie układ urządzeń

chłodzących w przypadku stosowania wentylacji ssącej (rys.13), a inny w przypadku wentylacji
tłoczącej(rys.14).

Stosując

schładzanie

powietrza

w

przodku

przewietrzanym

wentylacją ssącą przed

chłodnicą powietrza dajemy wentylator lutniowy. Zapewnia on przepływ powietrza przez tą chłodnicę.
Przy wentylacji ssącej powietrze płynie do przodka całym przekrojem wyrobiska.

Część tego powietrza pobrana przez wentylator pomocniczy przepływa przez chłodnicę, gdzie

obniża znacznie swoją temperaturę i ponownie miesza się z powietrzem płynącym do przodka,
powodując spadek temperatury powietrza w wyrobisku.

Rys.13. Przykład schłodzenia powietrza w wyrobisku z wentylacja ssącą

14

Rys. 14. Przykład schłodzenia powietrza w wyrobisku z wentylacja tłoczącą

Klimatyzacja grupowa

W kopalniach o dużym zagrożeniu klimatycznym korzystne jest stosowanie klimatyzacji grupowej

(poziomowej, rejonowej), polegającej na tym, że na poziomie zabudowuje się agregaty chłodnicze
o dużej mocy chłodniczej, natomiast chłodnice powietrza instalowane są w rejonach, gdzie prowadzone
są roboty górnicze. Chłodnice wyparne wody zabudowane są w wyrobisku, którym powietrze
odprowadzamy bezpośrednio do szybu wydechowego.

Klimatyzacja centralna

Klimatyzacja centralna w kopalniach polega na tym, że na dole kopalni w miejscach o zagrożeniu

klimatycznym budowane są chłodnice powietrza. Agregaty chłodnicze o dużej mocy zabudowane są na
powierzchni kopalni. Woda zimna z urządzeń chłodniczych na powierzchni podawana jest
siecią rurociągów preizolowanych do chłodnic powietrza. Woda „ciepła” wypływająca z chłodnic
powietrza kierowana jest na powierzchnię, do agregatów chłodniczych.

Pyły szkodliwe w powietrzu kopalnianym

W powietrzu kopalnianym mogą znajdować się pyły szkodliwe lub niebezpieczne dla zdrowia i życia

ludzkiego. Są to bardzo drobne cząstki węgla i skał płonnych o średnicy od 0 do 1 mm powstałe przy
urabianiu calizny oraz przy kruszeniu i transporcie urobku.

Podział pyłów w zależności od działania na organizm ludzki

Pyły, w zależności od działania na organizm ludzki, można podzielić na:



Pyły toksyczne. Pyły związków chemicznych, które mogą być rozpuszczalne płynach
ustrojowych i powodować przez to zatrucia (np. pyły związków ołowiu, miedzi, cynku,
manganu, niklu itp.),



Pyły drażniące. Większość pyłów posiada oddziaływanie drażniące na zewnętrzne
części ciała, spojówki oczu, błony śluzowe górnych dróg oddechowych,



Pyły alergiczne. Do pyłów o działaniu alergicznym (uczulającym) należą głównie pyły
pochodzenia organicznego, np. pyły bawełny, wełny, lnu, drewna, pyłki kwiatowe itp.,



Pyły rakotwórcze. Pyły powodujące powstanie chorób nowotworowych. Należą do
nich: azbest, pyły drewna twardego buku i dębu,



Pyły powodujące powstanie pylicy płuc

15

Zagrożenie pylicą płuc

Pyły zawarte w powietrzu, którym oddychamy w zależności od frakcji mogą mieć różne działanie:



ziarna powyżej 30 µm zatrzymują się już w tchawicy,



ziarna do 10 µm mogą przedostawać się aż do oskrzelików końcowych,



ziarna do 3 µm osadzają się w lejkach oskrzelikowych,



ziarna 1 µm osadzają się w pęcherzykach płucnych.

Cząstki pyłu osadzone w górnych drogach oddechowych są wydalane na zewnątrz układu

oddechowego i nie powodują schorzeń, a cząstki zatrzymywane w pęcherzykach płucnych wydalane są
powolnie i nie dość efektywnie w przypadku dużej ilości pyłu. Sam proces odkładania się pyłów nie
powoduje zmian czynnościowych, jednak niektóre pyły wywołują w płucach reakcje związane
z tworzeniem

się

tkanki

łącznej.

Pyły

te

nazywamy fibrogennymi.

Do

pyłów

silnie fibrogennych zaliczamy gównie wolną krystaliczną krzemionkę (SiO

2

), azbest, talk i w mniejszym

stopniu węgiel. Za wyjątkowo szkodliwy uważany jest ten pył, który wywołuje pylicę.
Najpowszechniejszym rodzajem pylic jest krzemica. Chorobę tę wywołuje pył zawierający wolną
krzemionkę (SiO

2

). Pył krzemionki rozpuszcza się w płynach biologicznych, powoduje zwłóknienie

tkanki płucnej. Czysty pył węglowy, nie powoduje zwłóknienia tkanki płucnej, jednak w płucach
powstają „złogi pyłu”, w wyniku czego zmniejsza się powierzchnia oddechowa płuc.

Szkodliwe działanie pyłu zawierającego SiO

2

na organizm ludzki zależy od:



rodzaju pyłu,



wielkości poszczególnych cząstek,



kształtu cząstek (włókna, kształty ostre, obłe),



stężenia pyłu w powietrzu,



czasu ekspozycji,



zawartości wolnej krystalicznej krzemionki,



rozpuszczalności pyłu w cieczach ustrojowych,

Powyższe czynniki służą do oceny stopnia zagrożenia niebezpieczeństwa spowodowanego pyłem

przedostającym do organizmu przez układ oddechowy.

Pomiar stężenia pyłu

Stężenie pyłu w powietrzu mierzy się metodą filtracyjną, określając ilość pyłu grawimetrycznie za

pomocą pyłomierza Barbara 3A. Metoda filtracyjna polega na przepuszczeniu pewnej ilości powietrza
przez odpowiedni filtr. Pył osadza się na filtrze, a więc znając ilość przepuszczonego powietrza oraz
różnicę masy filtru przed pomiarem i po dokonaniu pomiarów można z łatwością wyliczyć zawartość
wagową pyłu w 1 m

3

powietrza. Próby powietrza pobiera się w warunkach typowych dla badanych

stanowisk i typowego procesu produkcyjnego, zapewniając ich reprezentatywność dla całego dnia
pracy lub dla wybranego krótszego okresu.

Wyniki pomiarów stężenia pyłu na stanowisku pracy interpretuje się następująco:



w przypadku, gdy górna granica średniego stężenia nie przekracza wartości NDS, wtedy
są dopuszczalne warunki pyłowe,



ile górna granica przedziału ufności dla średniego stężenia jest powyżej wartości NDS,
wtedy są warunki pyłowe szkodliwe.

16

Zgodnie z Rozporządzeniem MSWiAd z dnia 14 czerwca 2002 r. w sprawie zagrożeń naturalnych

w zakładach górniczych, w zależności od stężenia zapylenia powietrza ustała się trzy kategorie
zagrożenia działaniem pyłów szkodliwych dla zdrowia.

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 P1 klasy ochronnej, ustalonej według Polskiej Normy.

Do kategorii B zagrożenia pyłami szkodliwymi dla zdrowia zalicza się stanowiska pracy

w wyrobiskach, gdzie występują stężenia pyłu o wartościach wymagających stosowania sprzętu
filtrującego ochrony układu oddechowego P2 lub P3 klasy ochronnej, ustalonej według Polskiej Normy.

Do kategorii C zagrożenia pyłami szkodliwymi dla zdrowia zalicza się stanowiska pracy

w wyrobiskach, gdzie stosowany filtrujący sprzęt ochrony układu oddechowego P1, P2 lub P3 klasy
ochronnej, ustalonej według Polskiej Normy, nie zapewnia skutecznej ochrony pracowników.

Ochrona przed pyłem

Dla ochrony przed pyłem stosuje się różne środki, których zadaniem jest ograniczenie lub

likwidacja emisji pyłu na stanowiskach pracy. Do najważniejszych należą:



zmiana procesu technologicznego pod kątem zmniejszenia emisji pyłu na stanowiskach
pracy,



nawilżanie pokładów węglowych,



hermetyzacja procesu produkcyjnego,



automatyzacja procesu produkcyjnego,



stosowanie urządzeń odpylających,



pozbawienie lotności pyłu przy pomocy wody i innych środków,



stosowanie urządzeń wentylacyjnych,



stosowanie ochron osobistych odpowiednio dobranych do danego stanowiska pracy.

Prawidłowy dobór sprzętu ochrony dróg oddechowych powinien być poprzedzony rozpoznaniem

zagrożeń występujących na stanowisku pracy, polegającym na:



identyfikacji wszystkich występujących czynników szkodliwych,



pomiarze stężeń tych czynników,



określeniu wartości najwyższych dopuszczalnych stężeń (NDS, NDSCh),



określeniu ewentualnego niedoboru tlenu.

W górnictwie stosujemy głównie półmaski filtrujące i filtry, które ze względu na zakres stosowania

dzielą się na klasy:

Sprzęt filtrujący oznaczony symbolem P1 jest przeznaczony do ochrony przed aerozolami ze

stałą lub ciekła fazą rozproszoną (pył, dym, mgła), o ile stężenie fazy rozproszonej tych aerozoli nie
przekroczy 4×NDS.

Sprzęt filtrujący oznaczony symbolem P2 jest przeznaczony do ochrony przed aerozolami ze

stałą lub ciekła fazą rozproszoną (pył, dym, mgła), o ile stężenie fazy rozproszonej tych aerozoli nie
przekroczy 9×NDS.

Sprzęt filtrujący oznaczony symbolem P3 jest przeznaczony do ochrony przed aerozolami ze

stałą i ciekłą fazą rozproszoną (pył, dym, mgła), o ile stężenie fazy rozproszonej tych aerozoli nie
przekroczy 20×NDS.