Stanisław NAWRAT
Akademia Górniczo-Hutnicza, Kraków
ZAGROŻENIE WYBUCHEM METANU  PRZESZA
OŚĆ
I PRZYSZA
OŚĆ
Streszczenie. Od początku górnictwa zapalenia i wybuchy metanu stanowią jedno
z największych zagrożeń dla bezpieczeństwa pracy załóg górniczych. Potwierdzają to też
ostatnie zdarzenia zapaleń metanu w kopalniach węgla kamiennego  Rydułtowy i  Pniówek .
W artykule Autor przeprowadził analizę, wykazując, że znaczny spadek ilości zaistniałych
zapaleń i wybuchów metanu w polskich kopalniach podziemnych został osiągnięty w wyniku
zastosowania rozwiązań naukowo-badawczych, prawnych i techniczno-organizacyjnych.
Jednakże okazało się, że konieczne jest dalsze rozszerzenie w kopalniach zakresu prewencji
przeciw wybuchom metanu obejmującej zagadnienia intensywnej wentylacji, odmetanowania
oraz kontroli parametrów bezpieczeństwa i organizacji pracy dostosowane do rzeczywistego
stanu zagrożenia metanowego.
1. Wprowadzenie
Od zarania górnictwa metan stanowi jedno z największych zagrożeń dla bezpieczeństwa
załóg górniczych. Potwierdzają to zaistniałe katastrofy związane z zapaleniami i wybuchami
metanu. Pomimo dużego postępu naukowego, technicznego i organizacyjnego w zakresie
zwalczania zagrożenia metanowego w dalszym ciągu jesteśmy zaskakiwani katastrofami
związanymi z zapaleniami i wybuchami metanu, potwierdzeniem są zdarzenia:
" na Ukrainie, gdzie w kopalni węgla kamiennego im. Zasiadki 31.07.2002r - zginęło
24 górników a w 2001r zginęło 55 górników,
" w Polsce, gdzie po wybuchu metanu w:
1987 - w kopalni Mysłowice - zginęło 18 górników,
1990 - w kopalni Śląsk - zginęło 4 górników
1990 - w kopalni Halemba - zginęło 19 górników, a 20 zostało rannych
1996 - w kopalni Zabrze-Bielszowice - zginęło 5 górników.
2002 - w kopalni "Rydułtowy" - poparzonych zostało 10 górników, trzech z nich zmarło
O wielkości zagrożenia świadczy fakt, że w latach 1945  2002 w polskim górnictwie
wskutek zapaleń i wybuchów metanu zginęło 251 górników a 277 uległo wypadkom ciężkim.
Praca niniejsza stanowi próbę oceny zaistniałych zapaleń i wybuchów metanu w kopalniach
węgla kamiennego oraz sformułowania podstawowych kierunków prewencji na przyszłość.
70 S.Nawrat
2. Zapalenia i wybuchy metanu
W oparciu o materiały z
ródłowe [3, 4] przeanalizowano zaistniałe zapalenia i wybuchy
metanu w polskich kopalniach węgla kamiennego, koncentrując uwagę głównie na czynnikach
techniczno-organizacyjnych.
Na rysunkach [1-10] przedstawiono zmiany poszczególnych parametrów takich jak: ilość
zapaleń i wybuchów metanu, ilość wypadków śmiertelnych i ciężkich w poszczególnych
kopalniach oraz w czasie.
Analizując rysunek 1, który przedstawia ilość zapłonów i wybuchów metanu, wypadków
śmiertelnych i ciężkich w poszczególnych kopalniach podziemnych widzimy, że:
1. największa ilość zapłonów i wybuchów metanu wystąpiła w kopalniach: Brzeszcze,
Moszczenica, 1 Maja,
2. największa ilość wypadków śmiertelnych zaistniała w kopalniach: Silesia, Jankowice,
Mysłowice i Halemba.
3. największa ilość wypadków ciężkich zaistniała w kopalniach: Moszczenica, Śląsk, Silesia
i Mysłowice.
Z powyższego wynika, że szczególnie zagrożone były kopalnie 1 Maja i Moszczenica o najwyższym
stopniu zagrożenia metanowego, w których ilość zdarzeń wypadkowych była ograniczona przez
prowadzenie centralnego strzelania. Duża ilość zdarzeń występuje także w kopalniach, w których
występował niski stopień zagrożenia metanowego a jego wzrost nie był dokładnie rozeznany i nie zostały
odpowiednio wcześnie wprowadzone skuteczne środki techniczno-organizacyjne.
Z rysunku 2 wynika, że:
1. największa ilość wypadków śmiertelnych wystąpiła w latach:
- 1951  wybuch metanu w KWK  Jankowice ,
- 1958  wybuch metanu w KWK  Walenty Wawel ,
- 1974  wybuch metanu w KWK  Silesia ,
- 1978  wybuch metanu w KWK  Mysłowice .
2. największa ilość wypadków śmiertelnych zaistniała w latach:
- 1974  34 wypadki,
- 1950  32 wypadki,
- 1990  26 wypadków,
- 1987  20 wypadków,
- 1985  18 wypadków,
3. największa ilość wypadków ciężkich zaistniała w latach:
- 1990  44 wypadki,
- 1964 i 1974  po 29 wypadków,
- 1977  22 wypadki.
Zagrożenie wybuchem metanu  przeszłość i przyszłość 71
Zabrze
XXX-lecia PRL
ilość wypadków ciężkich
Wujek
ilość wypadków śmiertelnych
Wieliczka
Wieczorek
Ilość zapaleń
Wesoła
Wawel
Wanda-Lech
Wałbrzych
Walenty Wawel
Victoria
Thorez
Śląsk
Staszic
Silesia
Rydułtowy
Pstrowski
Polska
Pokój
Pniówek
Nowy Wirek
Nowa Ruda
Niwka Modrzejów
Mysłowice
Moszczenica
Morcinek
Marcel
Makoszowy
Lenin
Kop. Soli Bochnia
Knurów
Kleofas
KGH Pomorzany
Katowice - Kleofas
Katowice
Jastrzębie
Jankowice
Halemba
Gottwald
Chwałowice
Brzeszcze
Bolesław Chrobry
Bochnia
Bobrek
Anna
1 Maja
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45
Ilość zapaleń, ilość wypadków śmiertelnych, ilość
wypadków ciężkich
Rys. 1. Ilość zapaleń i wybuchów oraz wypadków śmiertelnych i ciężkich
w poszczególnych kopalniach
Kopalnie
72 S.Nawrat
Zagrożenie wybuchem metanu  przeszłość i przyszłość 73
74 S.Nawrat
Zagrożenie wybuchem metanu  przeszłość i przyszłość 75
76 S.Nawrat
Zagrożenie wybuchem metanu  przeszłość i przyszłość 77
78 S.Nawrat
Zagrożenie wybuchem metanu  przeszłość i przyszłość 79
80 S.Nawrat
Zagrożenie wybuchem metanu  przeszłość i przyszłość 81
Analizując rys. 3  10 można stwierdzić, że inicjał od:
" robót strzałowych spowodował najwięcej zapaleń w latach od 1945  1979,
a w ostatnich latach praktycznie nie występuje; jednym z powodów takiego stanu jest
obecne ograniczenie stosowania techniki strzelniczej dla urabiania górotworu oraz
jakość wybuchowych materiałów wybuchowych i techniki strzałowej spełnia wymogi
bezpieczeństwa,
" otwartego światła zaniknął od 1961 r. po wprowadzeniu lamp górniczych RC-12
i prawnego zakazu,
" palenia papierosów zaniknął co wiązać można z większą dyscypliną ogólną w tym
zakresie,
" niesprawnych urządzeń elektrycznych został od 1986 r. ograniczony poprzez
wprowadzenie lepszych urządzeń elektrycznych i przewodów oraz kabli ekranowych
a także stworzenie odpowiednich procedur kontroli jakościowej,
" robót spawalniczych został od 1994 definitywnie rozwiązany poprzez wprowadzenie
prawnego zakazu,
" iskier mechanicznych występuje coraz częściej a problem jest bardzo trudny do
wyeliminowania i zagadnienie to wymaga dalszego rozwiązania.
Analizując poszczególne zapalenia i wybuchy metanu można zaobserwować, że w ślad za
wzrostem zagrożenia metanowego następowało wprowadzenie coraz to skuteczniejszych środków
zabezpieczających opracowanych głównie przez polskie ośrodki naukowe i naukowo  techniczne.
Wielkie katastrofy były także przyczynkiem do wyposażenia górnictwa w nowoczesne
zagraniczne urządzenia techniczne.
Za główne działania profilaktyczne wprowadzone w przeszłości dla ograniczenia
zagrożenia zapalenia i wybuchu metanu można uznać:
1. wyeliminowanie światła otwartego w wyniku wprowadzenia lamp górniczych RC-12
w latach 1956-1966,
2. modernizację stanu sieci wentylacyjnej i urządzeń wentylacyjnych, wprowadzenie do
kopalni wysokowydajnych i wysokodepresyjnych wentylatorów głównych oraz lutniowych
w latach 1960  1980,co umożliwiło intensywnie przewietrzać kopalnie,
3. wprowadzenie lutniociągów o dużych średnicach od 1960 r.,
4. wdrożenie metanomierzy indywidualnych produkcji japońskiej i rosyjskich w latach 1960  1970 r.,
5. zastosowanie metanomierzy automatycznych typu Barbara ROW-3a zapewniających ciągły
pomiar metanu i wyłączenie urządzeń elektrycznych spod napięcia w latach 1965  1974 r.,
6. wdrożenie metanometrii automatycznej CTT 63/40U i metanomierzy VM-1
produkowanych w oparciu o francuską licencję zakupioną przez MGiE po wybuchu metanu
w KWK  Silesia w 1974 r.,
7. wprowadzenie odmetanowania podziemnego w kopalniach Rybnickiego Zjednoczenia
P. W.; w 1960, utworzenie Sekretariatu Pełnomocnika Rządowego ds. Odmetanowania
ROW i w 1967r. Zakładu Odmetanowanie Kopalń (ZOK),
82 S.Nawrat
8. wprowadzenie centralnego strzelania w nowobudowanych kopalniach Rybnickiego Okręgu
Węglowego  w 1960 roku, zlikwidowane po wprowadzeniu nowoczesnych urządzeń
elektrycznych i metanometrii automatycznej w 1976 r.,
9. wprowadzenie szeregu nowatorskich rozwiązań w zakresie rozpoznania i prognozowania
zagrożenia metanowego i środków profilaktycznych przez ośrodki naukowo  badawcze:
Akademia Górniczo  Hutnicza (profesorowie J. Roszkowszki i J Pawiński), Politechnika
Śląska (Prof. A Frycz), Polska Akademia Nauk  Instytut Mechaniki Górotworu
(Prof. J Litwiniszyn i W. Trutwin), Główny Instytut Górnictwa (Prof. H. Bystroń), Kopalnia
Doświadczalna  Barbara (Profesorowie Z. Cybulski i P. Krzysztolik ),
10. wprowadzenie metanometrii automatycznej ciągłej  system SMP, pozwalający
kompleksowo kontrolować stan parametrów charakteryzujących atmosferę kopalnianą
w zakresie ilościowym i jakościowym, w KWK  Pniówek od 1995 r.,
11. wprowadzenie metanomierzy kombajnowych w latach 1985  1990,
12. nowelizacja prawa Górniczo  Geologicznego w 1994 r., która była przygotowywana przez wiele
lat przez zespoły (V-ce Prezes WUG J.Piątek, V-ce Dyrektor Departamentu MGiE J. Jaworski),
13. systemowe szkolenie kadr kierowniczych, dozoru i służb wentylacyjnych.
3. ZADANIA PRZYSZA
OŚCIOWE
W przyszłości, w związku ze wzrostem głębokości i spadkiem gazoprzepuszczalności
węgla, metanowość kopalń lokalnie i globalnie będzie rosła stąd należy prognozować dalszy
wzrost zagrożenia metanowego. Występować także będą skojarzone zagrożenia szczególnie
metanowe z tąpaniami. Można także oczekiwać wzrostu zjawisk gazo  dynamicznych w formie
wypływów lub wyrzutów metanu i skał.
W związku z powyższym w celu opanowania zagrożenia metanowego niezbędna jest:
1. weryfikacja oceny stanu zagrożenia metanowego w kopalniach przy uwzględnieniu
zjawisk gazo  dynamicznych i zagrożeń skojarzonych,
2. modernizacja sieci wentylacyjnych kopalń  pogłębienie i budowa szybów ,stacji
wentylatorów itp.,
3. wprowadzenia do kopalń systemów automatycznej kontroli parametrów bezpieczeństwa
pracy umożliwiających:
a) ciągły pomiar:
" wydatku strumienia, temperatury i ciśnienia powietrza w wyrobiskach
" temperatury górotworu,
" składu powietrza w wyrobiskach poprzez oznaczenie szczególnie zawartości
tlenu, metanu, tlenku węgla i dwutlenku węgla,
b) automatyczne wyłączanie urządzeń elektrycznych spod napięcia,
Zagrożenie wybuchem metanu  przeszłość i przyszłość 83
c) kontrolę stanu parametrów pracy urządzeń wentylacyjnych takich jak wentylatory
główne, wentylatory lutniowe, tamy wentylacyjne, urządzenia odmetanowania,
d) informowanie i alarmowanie załogi o stanie zagrożenia,
4. wypracowanie dla każdej kopalni odrębnego, indywidualnego systemu kontroli parametrów
ilościowych i jakościowych powietrza kopalnianego za pomocą urządzeń przenośnych,
5. rozszerzenie zakresu odmetanowania kopalń przy uwzględnieniu także aspektu
gospodarczego wykorzystania metanu,
6. opracowanie systemów kompleksowej automatyzacji systemów sterowania pracą
wentylacji kopalni przy uwzględnieniu systemów automatycznej kontroli parametrów
bezpieczeństwa pracy,
7. szkolenie załóg górniczych w tym szczególnie metaniarzy, górników przodowych
i strzałowych oraz osób dozoru w zakresie podstawowych zasad zwalczanie zagrożenia
metanowego co jest niezbędne w związku z bardzo dużą fluktuacją kadr, która zaistniała
w czasie restrukturyzacji górnictwa prowadzonej w ostatnich latach.
LITERATURA
1. Dziurzyński W., Nawrat S., Roszkowski J., Trutwin W.: Computer Simulation of Mine
Ventilation Disturbed by Fires and the Use of fire Extinguishers. Proceeding of the 6th
mtem.Mine Ventilation Congress, USA,
2. Nawrat S.: Wpływ przewietrzania na odmetanowanie w ścianie z zawałem stropu. Praca
doktorska, AGH Kraków, 1989.
3. Nawrat S.: Eksperymentalne i modelowe badania procesu wy-pełniania metanem
otamowanych wyrobisk w kopalniach węgla kamiennego. EMAG Prace Naukowe,
Badawcze i Wdrożeniowe 1(11)1999.
4. Krzysztolik P.: Iskrobezpieczeństwo obszarów z liniami elektrycznymi w kopalniach
metanowych, GIG, Katowice 1999.
5. Pawiński J., Roszkowski J., Strzemiński J.: Przewietrzanie kopalń. Śląskie Wydawnictwa
Techniczne, Katowice 1979.
6. Roszkowski J., Szlązak N.: Wybrane problemy odmetanowania kopalń węgla kamiennego.
Uczelniane Wydawnictwa Naukowo-Dydaktyczne, Kraków 1999.
7. Sułkowski J.: Zagrożenie związane z obecnością metanu w zrobach ścian prowadzonych od
pola. Pr. Nauk. GIG Ser.Konf.l996 nr 14.
8. Trutwin W.: Wpływ warunków przewietrzania na stężenie metanu w wyrobiskach
kopalnianych. Zeszyty Problemowe Górnictwa, T.ll, z.2,1973.
Recenzent: Dr hab. inż. J. Drenda prof. Pol. Śl.