MINISTERSTWO EDUKACJI
NARODOWEJ
Jacek Zagłówek
Przewietrzanie kopalń 311[15].Z4.04
Poradnik dla ucznia
Wydawca
Instytut Technologii Eksploatacji  Państwowy Instytut Badawczy
Radom 2007
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
Recenzenci:
dr in\
. Sylwester Rajwa
mgr in\
. Janina Świątek
Opracowanie redakcyjne:
mgr in\
. Danuta Pawełczyk
Konsultacja:
mgr in\
. Gabriela Poloczek
Poradnik stanowi obudowę dydaktyczną programu jednostki modułowej 311[15].Z4.04
 Przewietrzanie kopalń zawartego w modułowym programie nauczania dla zawodu technik
górnictwa podziemnego.
Wydawca
Instytut Technologii Eksploatacji  Państwowy Instytut Badawczy, Radom 2007
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
1
SPIS TREŚCI
1. Wprowadzenie 3
2. Wymagania wstępne 5
3. Cele kształcenia 6
4. Materiał nauczania 7
4.1. Powietrze kopalniane 7
4.1.1. Materiał nauczania 7
4.1.2. Pytania sprawdzające
22
4.1.3. Ćwiczenia 22
4.1.4. Sprawdzian postępów
24
4.2. Przepływ powietrza w kopalni 25
4.2.1. Materiał nauczania
25
4.2.2. Pytania sprawdzające
34
4.2.3. Ćwiczenia 34
4.2.4. Sprawdzian postępów
36
4.3. Wentylacja wyrobisk za pomocą wentylatorów głównych 37
4.3.1. Materiał nauczania
37
4.3.2. Pytania sprawdzające
46
4.3.3. Ćwiczenia 46
4.3.4. Sprawdzian postępów
48
4.4. Przewietrzanie wyrobisk za pomocą lutniociągów, pomocniczych
urządzeń wentylacyjnych i przez dyfuzję 49
4.4.1. Materiał nauczania
49
4.4.2. Pytania sprawdzające
52
4.4.3. Ćwiczenia 52
4.4.4. Sprawdzian postępów
55
4.5. Urządzenia klimatyczne 56
4.5.1. Materiał nauczania
56
4.5.2. Pytania sprawdzające
60
4.5.3. Ćwiczenia 60
4.5.4. Sprawdzian postępów
62
5. Sprawdzian osiągnięć 63
6. Literatura 68
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
2
1. WPROWADZENIE
Poradnik będzie Ci pomocny w przyswajaniu wiedzy o systemach przewietrzania kopalń,
dla zapewnienia bezpiecznych warunków pracy. Wska\
e, jak nale\
y w aspekcie
obowiązujących przepisów dobierać i zabudowywać urządzenia wentylacyjne
i zabezpieczające. Poka\
e jakie są metody wykonywania pomiarów parametrów powietrza
kopalnianego. Pozwoli na właściwą ocenę warunków klimatycznych na stanowisku pracy.
Omówione zostaną zasady budowania tam wentylacyjnych i izolacyjnych.
W poradniku zamieszczono:
- Wymagania wstępne, czyli wykaz niezbędnych umiejętności i wiedzy, które powinieneś
mieć opanowane, aby przystąpić do realizacji tej jednostki modułowej.
- Cele kształcenia tej jednostki modułowej.
- Materiał nauczania, który umo\
liwia samodzielne przygotowanie się do wykonania
ćwiczeń i zaliczenia sprawdzianów. Wykorzystaj do poszerzenia wiedzy wskazaną
literaturę oraz inne z
ródła informacji. Obejmuje on równie\
:
pytania sprawdzające wiedzę potrzebną do wykonania ćwiczenia,
ćwiczenia wraz z poleceniem i sposobem wykonania,
wykaz materiałów, narzędzi i sprzętu potrzebnych do realizacji ćwiczenia,
sprawdzian postępów, który umo\
liwi Ci sprawdzenie poziomu umiejętności po
wykonaniu ćwiczeń. Wykonując sprawdzian postępów powinieneś odpowiadać na
pytanie tak lub nie, co oznacza, \
e opanowałeś materiał albo nie.
- Sprawdzian osiągnięć sprawdzający Twoje opanowanie wiedzy i umiejętności z zakresu
całej jednostki modułowej.
- Wykaz literatury, z jakiej mo\
esz korzystać podczas nauki w celu pogłębienia wiedzy
z zakresu programu jednostki modułowej.
Je\
eli masz trudności ze zrozumieniem tematu lub ćwiczenia, to poproś nauczyciela
o wyjaśnienie i ewentualne sprawdzenie, czy dobrze wykonujesz określoną czynność. Po
opanowaniu umiejętności spróbuj zaliczyć sprawdzian z zakresu jednostki modułowej.
Jednostka modułowa:  Przewietrzanie kopalń , jest czwartą jednostką w module
 Eksploatacja górnicza złó\
 .
Bezpieczeństwo i higiena pracy
W czasie pobytu w pracowni, obiektach kopalnianych na powierzchni, sztolni
i w wyrobiskach dołowych (pole szkoleniowe) musisz przestrzegać regulaminów, przepisów
bezpieczeństwa i higieny pracy oraz instrukcji przeciwpo\
arowych, wynikających z rodzaju
wykonywanych prac, zachować szczególną dyscyplinę, utrzymywać porządek w miejscu
wykonywania ćwiczeń. Przepisy te poznałeś ju\
podczas realizacji wcześniejszych jednostek
modułowych. Podczas realizacji ćwiczeń będą przypominane przepisy bezpieczeństwa
i higieny pracy do których musisz się stosować.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
3
311[15].Z4
Eksploatacja górnicza złó\

311[15].Z4.01
Udostępnianie i przygotowywanie
zło\
a do eksploatacji
311[15].Z4.02
Klasyfikowanie systemów
eksploatacji złó\

311[15].Z4.03
Dobieranie obudów górniczych
311[15].Z4.05 311[15].Z4.06
311[15].Z4.04
U\
ytkowanie środków Dobieranie metod
Przewietrzanie kopalń
strzałowych i organizowanie procesu
wzbogacania kopalin
Schemat układu jednostek modułowych
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
4
2. WYMAGANIA WST
PNE
Przystępując do realizacji programu jednostki modułowej powinieneś umieć:
- definiować, stosować i przeliczać jednostki układu SI,
- rozpoznawać zagro\
enia naturalne i techniczne występujące w kopalniach węgla, rud
i soli,
- obsługiwać podstawowe przyrządy do pomiarów gazów kopalnianych,
- przestrzegać zasad bezpieczeństwa i higieny pracy oraz ochrony przeciwpo\
arowej,
- czytać mapy górnicze,
- określać warunki zalegania pokładów węgla w zło\
u,
- charakteryzować parametry i zasady eksploatacji maszyn i urządzeń górniczych,
- wyjaśniać zagro\
enia związane z wystąpieniem po\
aru podziemnego,
- wyjaśniać zasady zachowania się załogi w czasie po\
aru,
- posługiwać się podstawowymi środkami gaśniczymi i sprzętem gaśniczym do gaszenia
po\
aru podziemnego,
- stosować przepisy w przypadku wystąpienia po\
aru w zakładzie górniczym,
- przedstawiać zagro\
enia powstałe w przypadku przekroczenia dopuszczalnych stę\
eń
gazów,
- wskazywać miejsca mo\
liwego zapoczątkowania wybuchu pyłu węglowego,
- stosować aparat ucieczkowy,
- projektować zabezpieczenie przeciwpo\
arowe,
- projektować zabezpieczenie przeciwwybuchowe,
- projektować zabezpieczenie metanometryczne.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
5
3. CELE KSZTAA
CENIA
W wyniku realizacji programu jednostki modułowej powinieneś umieć:
- wyjaśnić pojęcie powietrza atmosferycznego i kopalnianego,
- scharakteryzować czynniki charakteryzujące klimat w kopalni,
- scharakteryzować zasady rozprowadzania powietrza w wyrobiskach górniczych,
- określić zasady przewietrzania wyrobisk udostępniających i eksploatacyjnych,
- wykreślić schematy przewietrzania (przestrzenny, kanoniczny),
- określić kierunki przepływu powietrza w kopalniach,
- dokonać pomiaru prędkości, temperatury i wilgotności powietrza w kopalniach,
- scharakteryzować sposoby kontroli i przyrządy do pomiaru składu powietrza
kopalnianego,
- zabudować wentylator lutniowy w wyrobisku górniczym,
- zbudować tamy wentylacyjne,
- określić zasady oddymiania wyrobisk,
- zbudować mosty wentylacyjne,
- scharakteryzować urządzenia klimatyzacyjne stosowane w kopalniach,
- obliczyć sieci wentylacyjne z wykorzystaniem arkusza kalkulacyjnego,
- uzasadnić konieczność stosowania stanowiskowej instrukcji bezpieczeństwa i higieny
pracy i zabezpieczenia przeciwpo\
arowego,
- zastosować przepisy bezpieczeństwa i higieny pracy i zabezpieczenia
przeciwpo\
arowego podczas wykonywania instalacji wentylacyjnych.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
6
4. MATERIAA
NAUCZANIA
4.1. Powietrze kopalniane
4.1.1. Materiał nauczania
Powietrze atmosferyczne i kopalniane
Powietrze atmosferyczne suche, to mieszanina gazów chemicznie obojętnych względem
siebie, zło\
ona z:
- azotu N2 około 78% objętości,
- tlenu O2 około 21% objętości,
- dwutlenku węgla CO2, gazów szlachetnych, pary wodnej i innych około 1% objętości.
Powietrze kopalniane jest mieszaniną powietrza atmosferycznego i gazów
wydzielających się w kopalni. We wszystkich dostępnych wyrobiskach i pomieszczeniach
[14, Dział IV paragraf 187] powietrze kopalniane powinno zawierać minimum 19 % tlenu
a najwy\
sze dopuszczalne stę\
enia gazów szkodliwych dla człowieka nie mogą przekraczać
wartości podanych w tabeli.
Tabela 1. Najwy\
sze dopuszczalne stę\
enia gazów szkodliwych dla człowieka w powietrzu kopalnianym [14]
NDS NDS NDSCh NDSCh
Rodzaj gazu
[% obj.] [mg/m3] [% obj.] [mg/m3]
Dwutlenek węgla 1,0  1,0 
Tlenek węgla 0,0026 30 0,015 180
Tlenek azotu 0,00026 5 0,00052 10
Dwutlenek siarki 0,000075 2 0,00019 5
Siarkowodór 0,0007 10 0,0014 20
Skróty wymienione w tabeli oznaczają:
NDS  najwy\
sze dopuszczalne stę\
enie średniowa\
one
NDSCh najwy\
sze dopuszczalne stę\
enie chwilowe w czasie nie dłu\
szym ni\
30 minut
w okresie zmiany roboczej.
Rozporządzenie Ministra Pracy i Polityki Społecznej z dnia 29 listopada 2002 r.
w sprawie najwy\
szych dopuszczalnych stę\
eń i natę\
eń czynników szkodliwych dla zdrowia
w środowisku pracy określa najwy\
sze dopuszczalne stę\
enia dla czynników chemicznych
i pyłów oraz najwy\
sze dopuszczalne natę\
enia dla czynników fizycznych.
Najwy\
sze dopuszczalne stę\
enie (NDS)  to wartość średnia wa\
ona stę\
enia, którego
oddziaływaniena 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
Najwy\
sze dopuszczalne stę\
enie chwilowe (NDSCh), to wartość średnia stę\
enia, które
nie powinno spowodować ujemnych zmian w stanie zdrowia pracownika, je\
eli występuje
w środowisku pracy nie dłu\
ej ni\
15 minut i nie częściej ni\
2 razy w czasie zmiany
roboczej, w odstępie czasu nie krótszym ni\
1 godzina;
W tabeli 2 podano równie\
stę\
enia gazów w ppm, tj. jednostkach udziału
objętościowego stosowanych w krajach anglosaskich w analizie gazów. W górnictwie
posługujemy się tymi jednostkami analizując stę\
enia gazów.
1 ppm = 1 cmł / 1mł = 10  6 mł/mł
1 ppm = 0,0001 % objętości
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
7
W razie stwierdzenia w wyrobisku, \
e skład powietrza nie odpowiada wymogom
określonym powy\
ej, nale\
y niezwłocznie wycofać ludzi z zagro\
onych wyrobisk, wyłączyć
sieć elektryczną, unieruchomić maszyny i inne urządzenia a wejście do tych wyrobisk
zagrodzić, oraz zawiadomić najbli\
szą osobę dozoru ruchu.
Charakterystyka gazów kopalnianych
Tlen o symbolu chemicznym O2 jest gazem bezbarwnym, bez smaku i zapachu,
niepalnym i niewybuchowym, l\
ejszym od powietrza, niezbędnym do \
ycia ka\
dego \
ywego
organizmu. Tlen łączy się prawie ze wszystkimi pierwiastkami. Reakcjom tym towarzyszy
zawsze wydzielanie się ciepła. W zale\
ności od szybkości łączenia się tlenu z innymi
substancjami rozró\
nia się następujące reakcje chemiczne:
 utlenianie, czyli powolne łączenie się z tlenu z ciałami,
 palenie, czyli szybkie łączenie się tlenu z ciałem,
 wybuch, czyli gwałtowne łączenie się tlenu z ciałem,
Zbyt niska zawartość tlenu w powietrzu kopalnianym powoduje zaburzenia w procesie
oddychania, utratę przytomności a w skrajnym przypadku nawet śmierć.
Spadek zawartości tlenu w powietrzu kopalnianym spowodowany jest między innymi
przez:
 oddychanie ludzi przebywających pod ziemią,
 procesy utleniania,
 wydzielanie się gazów z calizny i ze zrobów,
 wyrzut gazów i skał.
Azot jest gazem bezbarwnym bez smaku i zapachu, nieco l\
ejszym od powietrza. Jest to
gaz obojętny dla procesów palenia i oddychania. Zawartość azotu w powietrzu kopalnianym
wynosi od 77% do 81% objętości
Dwutlenek węgla (ditlenek węgla) jest gazem bezbarwnym, bez zapachu i smaku. Jest to
gaz niepalny i nie wybuchowy, duszący. Dwutlenek węgla trudno miesza się z powietrzem
a poniewa\
jest znacznie cię\
szy od powietrza dlatego przy braku ruchu powietrza w
wyrobisku zbiera się w jego najni\
szych częściach. Głównymi z
ródłami powstawania
dwutlenku węgla w kopalniach są procesy utleniania wydzielania z węgla i skał. Ponadto
dwutlenek węgla powstaje w czasie wykonywania robót strzałowych, podczas po\
arów
podziemnych, wybuchów metanu lub pyłu węglowego, oddychania ludzi.
Tlenek węgla jest gazem bezbarwnym, bez zapachu i smaku. Jest gazem nieco l\
ejszym
od powietrza. Tlenek węgla jest gazem palnym a więc i wybuchowym (w przedziale 4% do
72%). Jest to gaz bardzo silnie trujący. Właściwości trujące tlenku węgla polegają na tym, \
e
ma on zdolność łatwego i szybkiego łączenia się z hemoglobiną krwi. Przez połączenie tlenku
węgla z hemoglobiną, które następuje około 300 razy łatwiej i szybciej ni\
łączenie się
hemoglobiny z tlenem krew zostaje zamieniona karboksyhemoglobinę niezdolną ju\
do
wchłonięcia tlenu. Powoduje to początkowo obni\
enie sprawności organizmu, a w miarę
wzrostu mo\
e spowodować śmierć człowieka. Głównymi z
ródłami powstawania tlenku węgla
w kopalni są: roboty strzałowe, po\
ary podziemne, wybuchy metanu lub pyłu węglowego
oraz praca silników spalinowych.
Tlenki azotu są gazami trującymi o gryzącym zapachu i barwie od \
ółtej do brunatnej.
Tlenek azotu łatwo utlenia się do dwutlenku azotu, który jest gazem znacznie cię\
szym od
powietrza. Szkodliwe oddziaływanie tlenków azotu na organizm ludzki objawia się zwykle od
kaszlu, następnie występują zawroty głowy, utrata przytomności i śmierć. Objawy zatrucia
występują często dopiero po kilkugodzinnym ich wdychaniu ale w sposób nagły. Tlenki azotu
powstają w kopalni przy u\
ywaniu materiałów wybuchowych zawierających głównie
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
8
glicerynę, zwłaszcza w warunkach nieprawidłowego strzelania, kiedy ładunek zamiast
eksplodować tylko się wypala.
Dwutlenek siarki jest gazem bezbarwnym o bardzo ostrym i dra\
niącym zapachu. Jest to
gaz znacznie cię\
szy od powietrza, niepalny i niewybuchowy. Jest gazem bardzo trującym
atakującym górne drogi oddechowe, wywołującym kaszel i nie dopuszcza tlenu do krwi.
Tworzy się on podczas po\
arów kopalnianych, podczas strzelania materiałami wybuchowymi
zawierającymi siarkę oraz podczas strzelania w skałach zawierających siarczki. Mo\
e
wydzielać się tak\
e z skał wraz z metanem.
Siarkowodór jest gazem bezbarwnym o przykrym zapachu zepsutych jaj. Jest gazem
silnie trującym, cię\
szym od powietrza. Jest gazem palnym a więc i wybuchowym
(w przedziale od 4,5% do 45%). Szkodliwe oddziaływanie na organizm ludzki polega na
dra\
niącym działaniu na błony śluzowe, zatruwaniu krwi podobnie jak tlenek węgla.
Głównymi z
ródłami wydzielania się siarkowodoru do powietrza kopalnianego są: skały
(szczególnie pokłady soli kamiennej), rozkład substancji organicznych, po\
ary, rozkład
materiałów wybuchowych.
Wodór jest gazem bezbarwnym bezwonnym, bez smaku, znacznie l\
ejszym od
powietrza. Ze względu na oddziaływanie na organizm ludzki jest gazem obojętnym. Jest to
gaz palny a więc i wybuchowy. W kopalni z
ródłem wydzielania się wodoru są: skały, pokłady
soli potasowych, węgiel o średnim stopniu zmetamorfizowania oraz ładowanie baterii
akumulatorów.
Metan jest gazem bezbarwnym, bez zapachu i smaku. Jest gazem znacznie l\
ejszym 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�C),
dochodząc w przestrzeni zamkniętej do 2921,15 K (2650�C). Przy koncentracji do 5% metanu
wypala się on spokojnie w zetknięciu ze z
ródłem termicznym, a po usunięciu czynnika
termicznego spalanie zostanie przerwane. W przedziale od 5% do15% występuje zjawisko
wybuchu, a powy\
ej 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 nazywamy stechiometryczną, wypala się przy niej cały tlen zawarty
w powietrzu kopalnianym.
Przy koncentracjach metanu powy\
ej wybuchowych metan pali się płomieniem, przy
czym proces ten nie przerywa się tak\
e po usunięciu inicjału zapłonu. Minimalna energia
iskry zapalającej metan wynosi 0,28 mJ.
Mo\
na 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.
opóz
nienie zapłonu metanu. Opóz
nienie to jest odwrotnie proporcjonalne do temperatury
zapłonu i przedstawia się dla koncentracji 11% metanu następująco: dla 700�C  14 s,
750�C  3 s, 775�C  1,6 s, 825�C  0,67 s, 1170�C  0,002 s.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
9
Temperatura zapłonu metanu wynosi powy\
ej 600�C, czasami podawana jest jako 632�C.
Węglowodory występujące w kopalniach w czasie po\
arów to: acetylen, etylen, propylen,
butylen, benzen  są to gazy o charakterystycznym zapachu nafty, oraz etan  bez zapachu. Są
to gazy palne i wybuchowe (2 15%).
Granice wybuchowości gazów kopalnianych jak równie\
ich działanie na organizm
ludzki podano w tabeli poni\
ej.
Tabela 2. Własności gazów występujących w podziemnych zakładach górniczych
Granice Działanie na
Nazwa gazu Symbol wybuchowości Barwa Zapach organizm
[%] ludzki
niezbędny do
Tlen O2  bezbarwny bez zapachu
\
ycia
Azot N2  bezbarwny bez zapachu obojętny
Dwutlenek
CO2  bezbarwny bez zapachu duszący
węgla
Tlenek węgla CO 12 72 bezbarwny bez zapachu trujący
Siarkowodór H2S 4,5 45 bezbarwny zgniłych jaj trujący
Dwutlenek od \
ółtej do
NO2  ostry trujący
azotu brązowej
Dwutlenek
SO2  bezbarwny ostry trujący
siarki
Metan CH4 5 15 bezbarwny bez zapachu obojętny
Wodór H2 4 72 bezbarwny bez zapachu obojętny
Nafty (za
węglowodory CxHy 2 15 
wyj. etanu)
Definicje wilgotności powietrza
Powietrze atmosferyczne jest mieszaniną (roztworem) powietrza suchego oraz wody
w stanie gazowym, lub ciekłym. Parametry powietrza wilgotnego odnosi się do powietrza
suchego, którego masa podczas wielu przemian rozwa\
anych w przewietrzaniu i klimatyzacji
pozostaje stała. Zawartość pary wodnej przypadającej na jednostkę masy (objętości) nie mo\
e
przekraczać pewnej wielkości maksymalnej, która zale\
y od temperatury.
Powietrze zawierające maksymalną w danej temperaturze ilość pary wodnej nazywa się
powietrzem nasyconym. Dalsze doprowadzanie pary wodnej powoduje powstanie mgły
w stanie ciekłym lub stałym.
Stan powietrza wilgotnego podaje wilgotność właściwa, zwana te\
zawartością
wilgotności:
mw
ż= , [kg/kg ]
mps
gdzie:
mw  masa pary wodnej, [kg],
mps  masa powietrza suchego, [kg],
Masę pary wodnej, wyra\
oną w jednostkach masy (kg), przypadającej na 1 m3 powietrza,
nazywa się wilgotnością bezwzględną i oznaczamy (�w).
Wilgotnością względną powietrza nazywa się �w stosunek wilgotności bezwzględnej do
wilgotności w stanie nasycenia w danej temperaturze i przy danym ciśnieniu.
Z definicji powy\
szych wynika, \
e wilgotność względna Ć jest równa
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
10
Ć = �w / �w,,
gdzie:
�w wilgotność bezwzględna, [kg/m3],
�w,,  wilgotność w stanie nasycenia w danej temperaturze i przy danym ciśnieniu,
[kg/m3].
Tak więc, wilgotność względna powietrza to stosunek masy pary wodnej znajdującej się
w danej objętości powietrza do masy pary wodnej potrzebnej do nasycenia takiej samej
objętości powietrza w nie zmienionej temperaturze.
Pomiar wilgotności powietrza metodą psychrometryczną
Wilgotność względną powietrza mo\
na wyznaczyć bezpośrednio przy u\
yciu
higrometrów, które są na wyposa\
eniu kopalń (np. termohigrometr cyfrowy CTH 02).
W praktyce kopalnianej zastosowanie znajduje w dalszym ciągu pośredni pomiar wilgotności
powietrza za pomocą psychrometru Assmana.
W metodzie tej mierzy się temperaturę dwoma identycznymi termometrami. Jeden
z termometrów, zwany suchym, mierzy temperaturę powietrza, drugi zwany mokrym,
wskazuje temperaturę zale\
ną od wilgotności powietrza. Naczynie z płynem
termometrycznym termometru mokrego jest owinięte koszulką wykonaną z tkaniny
i nasycony wodą destylowaną.
Rys. 1. Psychrometr Assmana: 1  termometr suchy, 2  termometr mokry, 3  ekran,
4  wentylator, 5  obudowa silnika [9, s. 65]
W psychrometrze Assmana (psychroaspiratorze) termometry umieszczone są
w obudowie (rys. 1). Naczynia termometrów znajdujące się w dolnej części obudowy mają
kształt walca o średnicy od 4 do 4,5 mm i długości 8 do 12 mm. Kanalikami obudowy
następuje ruch powietrza wymuszony przez wentylator napędzany silnikiem elektrycznym lub
mechanizmem sprę\
ynowym. W celu zmniejszenia wpływu promieniowania naczynia
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
11
termometrów są ekranowane. W wyniku pomiaru na stanowisku pomiarowym stwierdzamy
jaką mamy wartość temperatury suchej i temperatury wilgotnej. Ró\
nicę wskazań pomiędzy
temperaturą suchą T a temperaturą wilgotną Tm określa się jako ró\
nicę psychrometryczną.
Na podstawie zmierzonej temperatury suchej i temperatury wilgotnej wyznaczamy
ró\
nicę psychrometryczną.
Wilgotność względną jako funkcję temperatury powietrza i ró\
nicy psychrometrycznej
określamy korzystając z tabeli 2 lub wykresu psychrometrycznego rysunek 2.
Tabela 2. Wilgotność względna jako funkcja temperatury powietrza i ró\
nicy psychrometrycznej [5, s.192]
.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
12
Rys. 2. Wykres psychrometryczny [9, s. 63]
Pomiary katatermometryczne
Do pomiarów natę\
enia chłodzenia ciała, wywołanego wspólnym działaniem
temperatury, wilgotności i prędkości powietrza posługujemy się katatermometrem.
Katatermometr jest zwykłym termometrem alkoholowym o rozszerzonej u góry rurce
kapilarnej, z oznaczonymi temperaturami 35�C i 38�C. Przed wykonaniem pomiaru nale\
y
katatermometr podgrzać najlepiej w termosie (temperatura wody około 50 do 60�C) tak aby
górne rozszerzenie przyrządu wypełniło się alkoholem do 1/3 objętości. Następnie wiesza się
katatermometr w miejscu, w którym chcemy określić panujące warunki klimatyczne
i obserwuje się jego ochładzanie przez pomiar czasu � opadania słupa alkoholu pomiędzy
podziałkami 38�C i 35�C. Średnia więc temperatura katatermometru w granicach pomiaru
wynosi więc 36,5�C, co odpowiada normalnej temperaturze ciała ludzkiego.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
13
Rys. 3. Katatermometr [4, s. 24]
Ilość ciepła, którą oddaje katatermometr otoczeniu podczas opadania słupa alkoholu
w granicach skali, jest dla danego przyrządu wielkością stałą. Ilość tę, odniesioną do 1 cm2
powierzchni banieczki z alkoholem wyznacza się, przy cechowaniu przyrządu jako stałą
katatermometru i oznacza zwykle literą F. Wartość stałej katatermometru wyra\
ona
w mcal/cm2 podana jest zawsze na rurce ka\
dego przyrządu.
Natę\
enie chłodzenia oznaczone przez K jest więc odwrotnie proporcjonalne do czasu �,
a wprost proporcjonalne do stałej katatermometru, czyli:
K = F/� , [mcal/cm2 � s]
Wielkość chłodzącego działania atmosfery, czyli natę\
enia chłodzenia K, wyra\
a stratę
ciepła z 1 cm2 powierzchni w ciągu 1 sekundy przy temperaturze 36,5�C. Jednostką natę\
enia
chłodzenia jest 1 katastopień [mcal / cm2 � s].
Po wyjęciu katatermometru z termosu i dokładnym wytarciu go z wody dokonuje się
pomiaru natę\
enia chłodzenia w katastopniach suchych. Poniewa\
w warunkach dołowych
ilości ciepła oddawane przez parowanie są znaczne, dolną banieczkę przyrządu owija się
muślinem uprzednio zwil\
onym w wodzie i dokładnie wyciśniętym. Dzięki temu niweluje się
częściowo znaczny mankament obserwacji wykonywanych suchymi katatermometrami,
polegający na nieuwzględnianiu ilości ciepła oddawanej przez parowanie. Woda u\
ywana do
zwil\
enia powinna mieć temperaturę zbli\
oną a najlepiej równą temperaturze powietrza
w miejscu pomiaru, co w warunkach dołowych sprawia du\
o kłopotu. Warunek ten nie jest
często przestrzegany, a tym samym dokładność pomiarów zostaje wydatnie obni\
ona.
Określanie warunków klimatycznych na podstawie pomiarów katatermometrem znalazło
jednak szerokie zastosowanie w górnictwie, ze względu na łatwość wykonania obserwacji, jak
i prostotę samego przyrządu.
Sam pomiar powinno się wykonać pięciokrotnie w jednym miejscu, a jako jego wynik,
przyjmować wartość średniej arytmetycznej. W czasie wykonywania pomiarów, nale\
y
pamiętać, \
e przyrząd jest bardzo czuły i w związku z tym powinien być umieszczony z dala
od obserwatora, oraz by w czasie podgrzewania nie dopuścić do wypełnienia się alkoholem
całej banieczki górnej, gdy\
grozi to pęknięciem przyrządu.
Kopalnie posiadają na stanie katatermometry, jednak istnieją kłopoty z ich legalizacją.
Tak, więc dla określenia warunków klimatycznych na stanowisku pomiarowym wykonujemy
pomiary temperatury suchej i wilgotnej psychrometrem Assmana, oraz prędkości powietrza.
Katastopnie suche i wilgotne obliczamy na podstawie wzorów podanych przez Hilla.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
14
L. Hill, który w 1920 r. wprowadził katatermometr do u\
ytku, podał równie\
wzory
empiryczne, w których ustalił zale\
ność natę\
enia chłodzenia od prędkości i temperatury
powietrza w katastopniach suchych Ks
dla v<1 Ks = F/� = (0,2+0,4� v ) � (36,5 ts)
dla v>1 Ks = F/� = (0,13+0,47� v ) � (36,5 ts)
lub katastopniach wilgotnych Kw.
3
dla v<1 Kw = F/� = (0,35 + 0,85� v ) �(36,5  tw)
3
dla v>1 Kw = F/� = (0,1 + 1,1 � v ) �(36,5  tw)
gdzie:
v  prędkość powietrza w miejscu pomiaru, [m/s],
ts  temperatura na termometrze suchym, [�C],
tw  temperatura na termometrze wilgotnym, [C],
F  stała katatermometru, [mcal/cm2],
�  czas opadania słupka alkoholu w katatermometrze pomiędzy temperaturą 38�C a 35� C.
Warunki klimatyczne w kopalniach
Zgodnie z obowiązującymi przepisami miarą zagro\
enia klimatycznego jest
w odniesieniu do istniejących miejsc pracy jest wartość temperatury mierzona termometrem
suchym oraz intensywność chłodzenia powietrza mierzona katatermometrem wilgotnym.
Temperatura powietrza w miejscu pracy nie powinna przekraczać 28�C przy
wykonywania pomiarów termometrem suchym, a intensywność chłodzenia nie powinna być
mniejsza od 11 katastopni wilgotnych (Kw).
Jeśli temperatura jest wy\
sza od 28�C a nie przekracza 33�C, lub intensywność jest
mniejsza od 11 katastopni wilgotnych, stosuj się odpowiednie rozwiązania techniczne dla
obni\
enia temperatury powietrza lub ogranicza czas pracy do 6 godzin, liczony za zjazdem
i wyjazdem, dla pracowników przebywających całą zmianę roboczą w miejscu pracy, gdzie
parametry pracy są przekroczone.
W przypadku gdy temperatura powietrza mierzona termometrem suchym przekracza
33�C, mo\
na ludzi zatrudniać ludzi tylko w akcji ratowniczej.
Prędkości powietrza w wyrobiskach górniczych
Prędkość powietrza w wyrobiskach w polach metanowych, z wyjątkiem komór, nie mo\
e
być mniejsza 0,3 m/s. W wyrobiskach z trakcją elektryczną przewodową w polach
metanowych nie mniejsza ni\
1m/s.
Przy stosowaniu śluz wentylacyjnych w wyrobiskach w polach metanowych dopuszcza
się mniejsze prędkości prądu powietrza ni\
określone powy\
ej, pod warunkiem zapewnienia
wymaganego składu powietrza.
Prędkości prądu powietrza nie mogą przekraczać:
1) 5 m/s  w wyrobiskach wybierkowych,
2) 8 m/s  w wyrobiskach korytarzowych,
3) 1 2m/s  w szybach i szybikach podczas jazdy ludzi.
Prędkość prądu powietrza w wyrobiskach korytarzowych, w których nie odbywa się
regularny ruch ludzi, mo\
na zwiększyć do 10 m/s.
Pomiary prędkości powietrza wykonuje się w wolnych przekrojach wyrobiska.
Kontrola przewietrzania i warunków klimatycznych w wyrobiskach górniczych
W zakładach górniczych słu\
by wentylacyjne kontrolują stan przewietrzania wyrobisk
górniczych. Wyniki przewietrzania wpisywane są do  Głównej ksią\
ki przewietrzania .
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
15
W tym celu na wlocie i wylocie z poszczególnych rejonów wentylacyjnych zakłada się
stacje pomiarowe. Stacje pomiarowe wyznacza się równie\
na stanowiskach pracy np.
w przodkach, w rejonie ścian. Stacja pomiarowa jest to miejsce wyznaczone w wyrobisku
górniczym, w którym wykonuje się pomiary parametrów powietrza kopalnianego i pobiera
pipety do analizy chemicznej. Na stacji pomiarowej jest zabudowana tablica kontrolna, na
której wyznaczeni do pomiarów pracownicy działu wentylacji, wpisują: datę wykonania
pomiaru, wyniki przeprowadzonych pomiarów. Stacje pomiarowe zaznaczone są na mapach
i schematach wentylacyjnych kopalni i są ponumerowane.
W głównej ksią\
ce przewietrzania, ka\
da stacja prowadzona jest na oddzielnej stronie
i ma swój numer. Do ksią\
ki tej wpisujemy:
- nazwę stacji, lokalizację,
- numer pomiaru i datę,
- temperaturę powietrza wilgotnego (Tw) i temperaturę powietrza suchego (Ts),
- wilgotność względną %, na stacji, wyznaczona z wykorzystaniem tablicy nr 1,
- przekrój na stacji lub w miejscu pomiaru,
- prędkość powietrza na stacji [m/s],
- ilość powietrza na stacji [m3/s],
- intensywność chłodzenia Kw,
- wyniki analizy chemicznej powietrza: O2, CO2, CO, CH4.
Przyrządy i metody pobierania próbek powietrza do analizy chemicznej
Na stacjach pomiarowych poza pomiarami ręcznymi wykonanymi przez metaniarzy,
w celu precyzyjnego określenia składu powietrza kopalnianego pobiera się równie\
próbki
gazów do analizy laboratoryjnej lub chromatograficznej. W czasie akcji ratowniczej instaluje
się chromatograf na dole a próbki gazu pobierane są specjalnymi liniami wę\
owymi lub
dostarczane w pipetach przez ratowników lub metaniarzy.
Próbki badanego gazu pobiera się do specjalnych pojemników odpowiednio wcześniej
przygotowanych. (rys. 4) takich jak dętki, worki foliowe, pipety szklane lub pipety metalowe
ciśnieniowe.
Pipety szklane są to szklane pojemniki w kształcie cylindra (rys. 5) o pojemności
0,5 dcm3, na którego końcach znajdują się kurki stanowiące jej zamknięcie. Szczelność pipety
zapewniona będzie przy dobrze nasmarowanych gliceryną zaworkach. Do pipety szklanej
mo\
na pobierać próbki powietrza w sposób suchy lub na mokro. Pipeta przygotowana do
pobrania próbki gazu powinna mieć zabezpieczone zaworki przed przypadkowym ich
otwarciem, powinna posiadać numer identyfikacyjny. Je\
eli ma być pobrana pipeta mokra, to
powinna być napełniona wodą destylowaną. W przypadku pobierania pipety suchej powinna
być jeszcze pompka umo\
liwiająca napełnienie pipety gazem.
Rys. 4. Pojemniki do pobierania próbek powietrza:
a) dętka gumowa, b) pipety ciśnieniowe, c) pipety szklane [5, s. 178]
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
16
Metoda pobierania pipety na sucho polega na tym, \
e starannie przygotowaną (czystą,
wysuszoną i szczelną) pipetę otwiera się w miejscu pobierania próbki z obydwóch końców
i kilkakrotnie przedmuchuje się ją powietrzem znajdującym się w kontrolowanym wyrobisku,
za pomocą specjalnej pompki ssąco tłoczącej.
Po kilkukrotnym przepłukaniu pipety zamyka się obydwa zawory.
W przypadku pipet pró\
niowych powietrze samoistnie wypełnia pipetę po otwarciu
zaworka.
Rys. 5. Pipety szklane  schemat [5, s. 178]
Metoda pobierania pipet na mokro, polega na tym, \
e z pipety wcześniej
(w laboratorium) wypełnionej wodą (lekko zakwaszoną) w miejscu pobierania próbki gazu
spuszczamy wodę w wyniku czego, pipeta wypełnia się powietrzem kopalnianym. Po
całkowitym opró\
nieniu pipety z wody, zamyka się obydwa jej zaworki.
Pipeta metalowa ciśnieniowa wchodząca w skład zestawu pomiarowego typu APG-1, to
pojemnik w kształcie cylindra o pojemności 40 cm3 lub 56 cm3, zakończony jedno lub
dwustronnie zaworkami zwrotnymi. Pipeta ciśnieniowa umo\
liwia pobranie próby powietrza
do analizy o wymaganej objętości czyli minimum 0,5 dcm3 poprzez sprę\
enie zasysanego
powietrza do ciśnienia rzędu 2,0 do 2,5 MPa.
Rys. 6. Przyrząd APG-1: a) sonda teleskopowa, b) pompka ssąco-tłocząca, c) pipety ciśnieniowe,
d) manometr z zaworem upustowym [5, s. 180]
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
17
W skład zestawu APG-1 (rys. 6) wchodzą:
- pompka ssąco  tłocząca,
- manometr z zaworem upustowym,
- sonda teleskopowa,
- pipety ciśnieniowe.
Przyrząd APG-1 działa na zasadzie zasysania i sprę\
ania powietrza. Powietrze zasysa się
z wymaganego miejsca do pompki i wtłacza do pipet ciśnieniowych podłączonych do tej
pompki. Pobranie próbki powietrza wymaga najpierw jej przepłukania w miejscu pobierania
do analizy, oczyszczenia wnętrza pipety z poprzedniej próbki gazu. W tym celu po
podłączeniu pipety do pompki wykonać nale\
y kilka ruchów pompką wtłaczając powietrze do
pipety, po czym opró\
nić pipetę poprzez naciśnięcie na iglicę zaworu zwrotnego w celu jej
przedmuchania. Przedmuchaną (oczyszczoną) pipetę napełnia się badanym powietrzem do
ciśnienia około 2 MPa wykonując, w tym celu, odpowiednią liczbę ruchów pompką. Wartość
ciśnienia w pipecie mierzona jest za pomocą manometru podłączonego do pipety w czasie jej
napełniania. Zawór upustowy słu\
y do regulacji wypływu powietrza z pipety.
Sposoby pobierania próbek powietrza
W zale\
ności od miejsca w którym znajduje się osoba pobierająca próbkę powietrza
w stosunku do miejsca pobierania próbki rozró\
nia się pobieranie lokalne oraz zdalne.
Lokalnie mo\
na pobierać próbki:
- punktowe to jest je\
eli próbkę powietrza pobiera się z określonego miejsca (punktu)
w wyrobisku, np. z wyrwy w stropie, przy spągu, na określonej wysokości wyrobiska,
- przeciętne, gdy próbki powietrza reprezentują średni skład powietrza w całym przekroju
wyrobiska. Próbkę taka pobiera się przez poruszanie otwartą pipetą w trakcie
wykonywania pomiaru, po całym przekroju wyrobiska, w sposób przedstawiony
na rys. 7.
- próbki specjalne, to jest próbki pobierane w wyznaczonych punktach np. zza tamy
izolacyjnej lub po\
arowej, z otworu badawczego.
Rys. 7. Sposoby pobierania przeciętnych próbek powietrza [5, s. 180]
Przyrządy do pomiarów składu powietrza kopalnianego
Ze względu na przeznaczenie mo\
na podzielić na następujące grupy:
 tlenomierze,
 metanomierze,
 analizatory CO2,
 analizatory CO,
 analizatory innych gazów toksycznych,
 analizatory wielofunkcyjne,
 eksplozymetry.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
18
Ze względu na lokalizację przyrządów w czasie pomiaru i analizy gazów, przyrządy
mo\
na podzielić na:
 przenośne o pomiarze ciągłym (Signal  2), lub pomiarach jednorazowych (VM 1p),
 stacjonarne, np. metanomierz alarmujący MM 1.
Tlenomierze
Tlen mierzymy za pomocą tlenomierzy indywidualnych wyposa\
onych w większości
w elektrochemiczne ogniwa jak i za pomocą tlenomierzy stacjonarnych podłączonych do
central dyspozytorni metanowych. Tlenomierze indywidualne wykonują pomiar zawartości
tlenu w sposób ciągły. Jest grupa tlenomierzy o pomiarze ciągłym, w których spadek tlenu
poni\
ej ustawionych progów alarmowych sygnalizowany jest sygnałem dz
więkowym
i migającą diodą, bez mo\
liwości odczytu wskazań zawartości tlenu (klips O2).
Większa część tlenomierzy wykonuje pomiar tlenu w sposób ciągły a na przyrządzie
istnieje mo\
liwość odczytu wskazań ilości tlenu w powietrzu. Ustawione są równie\
progi
alarmowe, które sygnalizują spadek zawartości tlenu poni\
ej zadanych progów. W czujniki do
pomiaru zawartości tlenu w powietrzu wyposa\
one są równie\
detektory wielogazowe, które
są na wyposa\
eniu kopalń.
Metanomierze
Metanomierze stosowane w górnictwie działają na zasadzie:
a) wykorzystania zjawiska interferencji fal świetlnych przenikających przez badany gaz
i powietrze czyste, stosowane obecnie najczęściej głównie do pomiarów wysokich stę\
eń
metanu (rurociągi odmetanowania).
b) katalitycznego spalania:
- metanomierze ręczne (osobiste) typu: VM-1p, VM-1z, VM-1m i inne z tej serii,
- stacjonarne alarmujące np.: Signal  2, MTS -1.
Metanomierzy katalitycznych serii VM, nie nale\
y u\
ywać do pomiarów metanu, zza tam
izolacyjnych, zza tam po\
arowych, ładowniach akumulatorów, gdy\
na ich wskazania mają
wpływ:
 dwutlenek węgla CO2  przy stę\
eniu powy\
ej 10% zani\
a wskazania na skutek
tłumiącego oddziaływania na spalanie metanu,
 tlenek węgla CO oraz wodór H2   zani\
ają wskazania (pomimo, \
e są to gazy palne)
w wyniku spalania na spiralce kompensacyjnej umieszczonej w innej gałęzi mostka
pomiarowego ani\
eli spiralka spalania katalitycznego, na której spala się metan do około
15% objętości,
 obni\
ona koncentracja tlenu do około 10% powoduje zani\
enie wskazania na skutek
utrudnionych warunków spalania metanu.
W kopalniach występuje du\
a 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
wyposa\
ani są między innymi kombajniści w ścianach, spawacze (Signal 2, MTS 1).
Czujniki do pomiaru metanu są równie\
w detektorach wielogazowych będących
aktualnie na wyposa\
eniu 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.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
19
Przyrządy do pomiarów tlenku węgla, dwutlenku węgla, oraz innych gazów
W górnictwie węglowym stosowanych jest wiele rodzajów i typów przyrządów do
wykrywania i pomiaru stę\
enia tlenku węgla, dwutlenku węgla, dwutlenku azotu lub innych
gazów występujących pod ziemią w kopalniach. Mogą to być przyrządy do wykrywania
i pomiaru stę\
eń tylko jednego gazu lub mogą to być przyrządy wielogazowe do wykrywania
kilku gazów.
Przyrządy do pomiarów pojedynczych gazów stosowane w górnictwie:
- tlenku węgla CO  micro CO, Comopac, TOX-PEM CO, Pac II CO, TOX CO,
COMOWARN, sygnalizator TOXITECTOR CO, Gas Badge (osobiste alarmy gazowe)
- dwutlenku węgla  Analizator ACO2 (Auer), TOX-CO2, micro Pac,
- tlenu O2  OXYWARN-100, OXG-O2, sygnalizator klips-O2, micro OX, Pac II O2,
OXYCOM-25D, OX-PEM, Gas Badge, mikro Pac,
- siarkowodoru H2S  Pac II, TOX-PEM H2S, Gas Badge, micro Pac,
- dwutlenku siarki SO2 lub dwutlenku azotu NO2  TOX-SO2, TOX-NO2, Pac II, mini Pac,
- gazów wybuchowych (eksplozymetry)  EXWARN B, Pac-Ex, EXPLOR, EXYLARM,
Rys. 8. MICROPAC firmy Draeger Safety
Prosty w obsłudze przyrząd do pomiaru O2, H2S lub CO. W wersji PLUS mo\
liwy pomiar innych gazów.
Po dwóch latach eksploatacji konieczna wymiana baterii litowej oraz sprawdzenie (lub wymiana) sensora
w serwisie.
Rys. 9. PAC 3000 firmy Draeger Safety
Jednogazowy przyrząd do pomiaru O2, H2S lub CO. Eksploatacja ograniczona do dwóch lat.
W wersji PAC 5000 mo\
liwy jest zapis danych do pamięci wewnętrznej i póz
niejszy ich odczyt
przy u\
yciu oprogramowania. W wersji PAC 7000 mo\
liwy pomiar innych gazów
Przyrządy do pomiarów kilku gazów kopalnianych: TMX-412, POLYTECTOR,
MULTIWARN, ATX-612, MX21, MULTIWARN II, X-am 7000.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
20
Rys. 10. MULTIWARN II firmy Draeger Safety
Wielogazowy przyrząd o bardzo du\
ych mo\
liwościach pomiarowych. Do wyboru sensory elektrochemiczne,
katalityczne i IR. Dostępna wewnętrzna pompa elektryczna.
Rys. 11. X-am 7000 firmy Draeger Safety
Wielogazowy przyrząd o bardzo du\
ych mo\
liwościach pomiarowych. Konstrukcja przygotowana do
eksploatacji w najtrudniejszych warunkach. Do wyboru sensory elektrochemiczne, katalityczne i IR.
Dostępna wewnętrzna pompa elektryczna, zasilanie akumulatorowe lub bateryjne.
Są to ju\
przyrządy nowej generacji z zastosowaniem techniki cyfrowej. Konstrukcja
tych przyrządów przystosowana jest do eksploatacji w najtrudniejszych warunkach
górniczych. Stosowane są sensory elektrochemiczne, katalityczne i IR. W nowszych
przyrządach występuje wewnętrzna pompa elektryczna. Wszystkie wartości pomiaru
wyświetlane są na monitorze. Przyrządy mają ustawiane dwa progi alarmowe (sygnalizacja
ostrzegawcza i alarmowa). Komunikaty informują o usterkach przyrządu, niewłaściwym
napięciu zasilania, przekroczeniu zakresu pomiarowego, często posiadają pamięć pozwalającą
na odtworzenie wskazań po pewnym czasie, przewidywane są do pracy ciągłej lub dorywczej,
posiadają mo\
liwość współpracy z komputerem.
Przyrządy stosowane do pomiaru temperatury w wyrobiskach górniczych
Do pomiaru temperatur w górnictwie stosowane są:
- termometry rtęciowe, np. termometr górniczy, termometry stosowane do psychrometrów,
- termometry elektryczne wykorzystujące zmiany wartości elektrycznych na skutek zmiany
temperatury środowiska, w którym znajdują się czujniki tych przyrządów (GOTC 01,
TC 150),
- pirometry.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
21
4.1.2. Pytania sprawdzające
Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.
1. Co to jest powietrze atmosferyczne?
2. Jakie gazy toksyczne i wybuchowe występują w powietrzu kopalnianym?
3. Co to jest wilgotność względna?
4. Jakie parametry powietrza określamy psychrometrem?
5. Do czego słu\
y katatermometr?
6. Jakie mogą być maksymalne dopuszczalne prędkości powietrza w wyrobiskach
kopalnianych?
7. Co to są stacje pomiarowe, gdzie się je wyznacza?
8. Jakie pomiary wykonujemy na stacji pomiarowej?
9. Jak wyznaczamy intensywność chłodzenia Kw?
10. Jaki wpływ na organizm ludzki mają poszczególne gazy kopalniane?
11. Do czego słu\
y zestaw APG-1?
12. Na czym polega ró\
nica w sposobie pobierania próbki gazu przeciętnej a punktowej?
4.1.3. Ćwiczenia
Ćwiczenie 1
Wykonaj za pomocą katatermometru pomiary dla określenia katastopni wilgotnych
i katastopni suchych w wyznaczonych punktach wyrobiska.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) zapoznać się materiałem teoretycznym o przyrządach potrzebnych do pomiaru
katatermometrem,
2) zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
3) rozpoznać przyrządy do pomiaru temperatury,
4) określić sposób wykonywania pomiaru,
5) określić zasadę działania katatermometru,
6) zaprezentować wykonane ćwiczenie,
7) dokonać oceny poprawności wykonania ćwiczenia.
Wyposa\
enie stanowiska pracy:
- katatermometr, stoper, termos z gorącą wodą,
- kartki papieru,
- przybory do pisania,
- literatura wskazana przez nauczyciela.
Ćwiczenie 2
Określ, na podstawie wykonanych pomiarów za pomocą psychrometru i anemometru,
jaki czas pracy powinien obwiązywać na wskazanych stanowiskach pracy w wyrobiskach
górniczych.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) powtórzyć jaka zale\
ność jest pomiędzy warunkami klimatycznymi na stanowisku pracy
a obowiązującym czasem pracy w górnictwie,
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
22
2) wybrać przyrządy potrzebne do wykonania tych pomiarów,
3) zorganizować stanowisko do wykonywania pomiarów,
4) określić zasadę działania przyrządów pomiarowych,
5) określić sposób wykonania pomiarów,
6) zaprezentować wykonane ćwiczenie,
7) dokonać oceny poprawności wykonania ćwiczenia.
Wyposa\
enie stanowiska pracy:
- psychrometr, anemometr, calówka,
- wykres psychrometryczny, tablice psychrometryczne,
- literatura związana z tematem zadania [3, 9],
- kartki papieru, przybory do pisania.
Ćwiczenie 3
Wykonaj pomiary wymagane przepisami górniczymi dla oceny prawidłowego sposobu
przewietrzania na 5-ciu wskazanych przez nauczyciela stacjach pomiarowych.
Wyniki pomiarów jak i wyniki pobranych prób powietrza do analizy chemicznej zapisz
zgodnie z główną ksią\
ką przewietrzania.
Na podstawie tych wyników podaj:
 jaki czas pracy obowiązuje w miejscu wykonywania pomiarów,
 ile litrów tlenku węgla mamy na stacjach pomiarowych,
 ile m3 metanu mamy na stacjach pomiarowych.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) zapoznać się materiałem teoretycznym dotyczącym wykonywania pomiarów dla oceny
skuteczności przewietrzania wyrobisk górniczych,
2) określić jakie pomiary nale\
y, wykonać
3) wybrać sprzęt potrzebny do wykonania zadanych pomiarów,
4) wykonać zaplanowane pomiary,
5) pobrać próbki gazu do analizy chemicznej,
6) określić wilgotność, katastopnie wilgotne i katastopnie suche, wydatek powietrza,
7) zapoznać się z wynikami analizy chemicznej (stę\
enia O2, CO, CO2, CH4  z uwagi na to,
\
e stę\
enia gazów pobranych do pipet, będą zerowe, gdy\
próbki gazu pobierane będą
w polu szkoleniowym  wartości stę\
eń gazów podaje nauczyciel),
8) określić ilości tlenku węgla i metanu na podstawie wyników wydatku powietrza jak
i wyników analiz chemicznych.
Wyposa\
enie stanowiska pracy:
- psychrometr Assmana, anemometr, calówka, tablice psychrometryczne, pipety i pompka
do ich napełniania,
- literatura dotycząca tematu ćwiczeń,
- przybory do pisania i rysowania.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
23
4.1.4. Sprawdzian postępów
Czy potrafisz:
Tak Nie
1) wyjaśnić pojęcie powietrza kopalnianego?
2) scharakteryzować czynniki mające wpływ na komfort pracy w kopalni?
3) przedstawić charakterystykę gazów występujących w kopalni?
4) określić sposób wykonania pomiaru katatermometrem dla określenia
katastopni wilgotnych?
5) określić ró\
nicę pomiaru temperatury suchej i wilgotnej?
6) zdefiniować wilgotność względną?
7) określić minimalne i maksymalne prędkości powietrza w wyrobiskach
górniczych?
8) określić warunki klimatyczne w miejscu pracy górników?
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
24
4.2. Przepływ powietrza w kopalni
4.2.1. Materiał nauczania
Kopalniana sieć wentylacyjna i jej właściwości
Dobre przewietrzanie wymaga doprowadzenia dostatecznie du\
ej ilości powietrza do
całej kopalni i takiego jego rozdziału, aby ka\
de wyrobisko otrzymało potrzebną jego ilość.
Stąd wniosek, \
e prąd wchodzący do kopalni nale\
y rozdzielić na szereg niezale\
nych gałęzi,
na tzw. bocznice, przewietrzające małe grupy przodków, tworzące rejony wentylacyjne.
Kopalniana sieć wentylacyjna jest układem zło\
onym zazwyczaj z kilkuset i więcej
bocznic sieci, węzłów sieci, oporów miejscowych wentylatorów, nazywanych elementami
sieci wentylacyjnej.
Węzłem niezale\
nym sieci nazywamy miejsce w sieci wentylacyjnej, w którym
występuje rozdzielenie lub łączenie mas strumieni powietrza (rys. 12).
Rys. 12. Węzły sieci wentylacyjnej
a) rozdzielenie masy strumienia, b) łączenie mas strumieni [12, s. 39]
Przez bocznicę sieci wentylacyjnej rozumie się pojedyncze wyrobisko górnicze (lub
połączenie szeregowe kilku wyrobisk górniczych) łączące dwa węzły niezale\
ne sieci
wentylacyjnej.
Oporem lokalnym przepływu powietrza w sieci wentylacyjnej nazywamy pracę tarcia
wywołaną:
 zmianą kierunku przepływu, tzw. opór skrętu,
 zmianą przekroju wyrobiska,
 obecnością odrzwi dławiących,
Wentylatorem górniczym nazywana jest maszyna słu\
ąca do sztucznego
(mechanicznego) wywołania ruchu powietrza w kopalnianej sieci wentylacyjnej,
Wymienione elementy sieci wentylacyjnej tworzą obwody zamknięte, zwane oczkami
sieci wentylacyjnej. Oczko węzłowe sieci wentylacyjnej łączy się z pozostałymi jej oczkami.
Dobre przewietrzanie wymaga doprowadzenia dostatecznie du\
ej ilości powietrza do
całej kopalni i takiego jego rozdziału, aby ka\
de wyrobisko otrzymało potrzebną jego ilość.
Stąd wniosek, \
e prąd wchodzący do kopalni nale\
y rozdzielić na szereg niezale\
nych gałęzi,
na tzw. bocznice, przewietrzające małe grupy przodków, tworzące rejony wentylacyjne.
Graficznym obrazem przewietrzania jest schemat przewietrzania, który przedstawia szereg
prądów powietrza rozdzielających się i łączących w rozmaity sposób, tworząc określony
system wentylacyjny.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
25
Systemy przewietrzania mo\
na podzielić na:
- systemy nierozgałęzione, składające się z prądów powietrza połączonych z sobą
szeregowo, tj. tak, \
e koniec jednego prądu jest początkiem następnego,
- systemy rozgałęz
ne, które dzielą się na normalne i przekątne.
Najprostszym systemem normalnym (rys. 13a) składa się z prądów nierozgałęzionych
i rozgałęzionych równoległych, połączonych ze sobą szeregowo. Bocznice (tj. drogi, którymi
płyną prądy powietrza) równoległe prostego systemu normalnego zalicz się do klasy I. Ka\
da
bocznica klasy I mo\
e w dalszym ciągu rozgałęziać się na bocznicę klasy II, te zaś dalej mogą
rozgałęziać się na bocznicę klasy III itd., przez co powstają systemy normalne zło\
one
(rys.13b). Cechą charakterystyczną systemów normalnych jest to, \
e wszystkie bocznice klasy
poprzedniej, łączą się następnie w drugim punkcie tej klasy.
Rys. 13. Systemy normalne [1, s. 336]
Systemami przekątnymi zwą się takie systemy rozgałęzione, w których istnieją bocznice
łączące dwa punkty ró\
nych bocznic. System normalny podwójny z jedną bocznicą przekątną
(rys. 14a) nazywa się systemem przekątnym prostym. Wszystkie inne systemy przekątne
nosza nazwę systemów przekątnych zło\
onych (rys. 14b,c).
Rys. 14. Systemy przekątne [1, s. 336]
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
26
Rys. 15. Systemy zło\
one [1, s. 336]
Ka\
da bocznica w systemie normalnym (rys. 15a) lub przekątnym (rys. 15b) mo\
e
tworzyć całe ugrupowania normalne lub przekątne bocznic klas wy\
szych.
W celu ułatwienia obliczeń oraz orientacji w sposobie przewietrzania kopalni sporządza
się schematy przestrzenne, kanoniczne jak i potencjalne sieci wentylacyjnej.
Schemat przestrzenny i kanoniczny sieci wentylacyjnej oraz rodzaje prądów
powietrza
Mapy pokładowe umo\
liwiają sporządzenie schematu przestrzennego sieci
wentylacyjnej. Schemat przestrzenny (rys. 16) 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 nale\
y dostosować do lokalnych warunków, jak np.
nachylenie pokładów, zmiana rozciągłości pokładu, lokalna niecka, uskoki itp., przy czym na
ogół nale\
y 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 30o w stosunku do przekopów
i chodników,
 wyrobiska pochyłe (dowierzchnie i upadowe) kreśli się pojedynczymi liniami pod kątem
60� w stosunku do chodników i przekopów oraz
 w miarę mo\
liwości nale\
y zachować proporcje w długościach poszczególnych
wyrobisk.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
27
Rys. 16. Schemat przestrzenny kopalnianej sieci wentylacyjnej [12, s. 43]
Znajomość dołu kopalni oraz zmysł przestrzenny ułatwiają wykonanie schematu
przestrzennego sieci wentylacyjnej. Niekiedy kopalniana sieć wentylacyjna jest do tego
stopnia skomplikowana, \
e schemat przestrzenny sieci jest nieczytelny. Wówczas kreśli się
uproszczony schemat przestrzenny sieci, przy czym uproszczenie polega na tym, \
e niektóre
części kopalni przedstawia się na schemacie w formie kołek z odpowiednimi napisami (rys.
16). Wówczas do uproszczonego schematu przestrzennego sieci załącza się schematy rejonów
uprzednio podanych jako kółka. Węzły sieci wentylacyjnej na schemacie przestrzennym
numeruje się tak, aby prąd powietrza płynął od węzła o numerze ni\
szym do węzła o numerze
wy\
szym.
Schemat kanoniczny kopalnianej sieci wentylacyjnej jest nieskalibrowanym obrazem
topologicznym tej sieci. Chcąc sporządzić ten schemat trzeba znać schemat przestrzenny
sieci.
Schemat kanoniczny sieci słu\
y do badania charakteru bocznic w sieci wentylacyjnej,
tzn. ich normalności czy te\
przekątności, oraz do wszelkich obliczeń wentylacyjnych. Dla
ułatwienia posługiwania się schematem kanonicznym sieci wentylacyjnej wskazane jest
doprowadzić go do najprostszej postaci, w której jest widoczny charakter ka\
dego prądu.
Uzyskuje się to, stosując przy przekształcaniu powikłanego schematu kanonicznego sieci
sposób zewnętrznych i wewnętrznych bocznic. Taki schemat kanoniczny sieci nazywa się
jednoznacznym. Schemat przestrzenny siei wentylacyjnej (rys. 17a) przekształca się na
jednoznaczny schemat kanoniczny w ten sposób, \
e najpierw wyprostowuje się szyby 1 2
i 7 8 i wraz zresztą wyrobisk kreśli się na jednej płaszczyz
nie (rys. 17b). W następnej
kolejności wygina się bocznice a,b,c,d w łuki koła (rys. 17c) oraz przegrupowuje się bocznice
a, c i b, d uzyskując schemat z (rys. 17d) i (rys. 17e).
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
28
Rys. 17. Etapy przekształcania schematu przestrzennego, [12, s. 44]
Schematy kanoniczne sieci, takiej jak na rysunku 17c, 17d, 17e nazywają się otwartymi.
Uwa\
ając atmosferę zewnętrzną za wyrobisko o nieskończenie du\
ym polu przekroju
poprzecznego, którego opór aerodynamiczny jest równy zeru, mo\
na połączyć dyfuzor
wentylatora ze zrębem szybu wdechowego, uzyskując zamknięty schemat kanoniczny sieci
przedstawiony na rysunku 17f.
Rys. 18. Zale\
ne prądy powietrza [12, s. 45]
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
29
Rys. 19. Prosty lub odwrócony prąd powietrza [12.s.45]
Posługując się schematami przestrzennym i kanonicznym sieci wentylacyjnej mo\
na
przeprowadzić klasyfikację prądów powietrza w tej sieci.
Wyró\
nia się następujące prądy powietrza:
 wznoszący się prąd powietrza, tj. prąd płynący w bocznicy od węzła o mniejszej
wysokości niwelacyjnej do węzła o większej wysokości niwelacyjnej,
 schodzący prąd powietrza, tj. prąd płynący od węzła o większej wysokości niwelacyjnej
do węzła o mniejszej wysokości niwelacyjnej,
 normalny prąd powietrza, tj. prąd, którego kierunek nie zale\
y od oporu bocznic
sąsiednich,
 przekątny prąd powietrza, tj. prąd, którego kierunek zale\
y od oporu bocznic sąsiednich,
 niezale\
ny prąd powietrza, tj. prąd który oddziela się od prądu powietrza świe\
ego, i po
przewietrzeniu miejsca pracy lub innego pomieszczenia na dole kopalni dołącza się do
prądu powietrza zu\
ytego,
 zale\
ny prąd powietrza, tj. prąd w bocznicach sieci łączących ze sobą dwa ró\
ne prądy
powietrza świe\
ego (np. prąd w bocznicy 3 9, na rys. 18) lub dwa ró\
ne pądy powietrza
zu\
ytego (np. prąd w bocznicy 7 12); zale\
ne prądy powietrza świe\
ego są na ogół
bardziej niebezpieczne w czasie po\
aru podziemnego ni\
zale\
ne prądy powietrza
zu\
ytego; dlatego te\
nale\
y dą\
yć do wyeliminowania tych prądów z sieci
wentylacyjnej,
 rejonowy prąd powietrza, tj. niezale\
ny prąd powietrza przewietrzający kompleks
wyrobisk górniczych, np. chodnik podścianowy, ściana i chodnik nadścianowy,
 grupowy prąd powietrza świe\
ego, tj. prąd powietrza płynący do co najmniej dwóch
rejonów wentylacyjnych (np. prąd powietrza w bocznicy 9 10, rys. 18); grupowym
prądem powietrza zu\
ytego nazywa się prąd powietrza płynący co najmniej dwóch
rejonów wentylacyjnych (np. prąd powietrza w bocznicy 6 8);
 prosty prąd powietrza względem danego z
ródła energii (mechanicznej lub naturalnej), tj.
prąd, którego kierunek przepływu jest zgodny z kierunkiem działania tego z
ródła (np.
prądy powietrza w bocznicach 1 2, 2 3, 3 4, 4 5 6 7 są proste względem wentylatora
W1 i W na rys. 19),
 odwrócony prąd powietrza, tj. prąd którego kierunek przepływu jest niezgodny
z kierunkiem działania z
ródła energii (np. prąd powietrza w bocznicy od 4 7, jest
odwrócony względem wentylatora W, rys. 19),
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
30
Bocznice sieci, w której płynie przekątny prąd powietrza nanosimy linią prostą, na
jednoznacznym schemacie kanonicznym sieci wentylacyjnej. Natomiast bocznice sieci
w której płynie normalny prąd powietrza podajemy łukiem koła.
Rodzaje przepływu powietrza w bocznicy
W bocznicach kopalnianej sieci wentylacyjnej mogą zachodzić dwa rodzaje przepływu
powietrza: laminarny czyli uwarstwiony oraz turbulentny czyli burzliwy.
Laminarny przepływ powietrza jest spokojny i warstwowy. Oddzielne warstwy
przesuwają się równolegle do osi wyrobiska nie mieszając się między sobą.
Turbulentny przepływ charakteryzuje się tym, \
e cząstki powietrza poruszają się
w sposób nieuporządkowany i po bardzo zawiłych torach, wskutek czego powstają ciągłe
chaotyczne zaburzenia przepływu.
W obydwu rodzajach przepływu du\
ą rolę odgrywa warstwa przyociosowa przylegająca
do powierzchni ścian wyrobiska, w którym odbywa się przepływ powietrza. Wyró\
nia się
warstwę przyścienną laminarną w której nie występuje mieszanie cząstek powietrza, oraz
warstwę przyociosową turbulentną w której poszczególne cząsteczki powietrza mieszają się
w sposób burzliwy z cząsteczkami w innych warstwach.
Opór bocznicy sieci wentylacyjnej
Opór R wyrobiska, w którym płynie powietrze mo\
na wyznaczyć z wzoru
BL
R= ą
A3
gdzie
ą  współczynnik oporu wyrobiska górniczego, [Ns2/m4],
A  średnie pole poprzeczne przekroju wyrobiska, [m2],
B  obwód tego pola, [m],
L  długość wyrobiska, [m].
Jednostką oporu R w międzynarodowym układzie SI jest 1 Bd=1 Budryk = 1 Ns2/m8.
Opory wyrobisk projektowanych wyznaczamy korzystając z oporów stumetrowych odcinków
wyrobisk, które podawane są tablicach zamieszczonych np. w poradniku górnika [99].
L
R = R100
100
R opór wyrobiska, który chcemy wyznaczyć,
R100  opór stumetrowego odcinka wyrobiska,
L  długość wyrobiska którego opór liczymy.
Do obliczania naturalnego rozpływu powietrza w sieci wentylacyjnej, jak równie\

przeprowadzania tzw. regulacji rozpływu powietrza w sieci wentylacyjnej konieczna jest
znajomość oporów poszczególnych bocznic sieci.
W kopalni istniejącej mo\
na wykonać pomiary dyssypacji energii i objętości strumieni
powietrza i z kolei wyznaczyć opory bocznic. Dla kopalni istniejącej lub projektowanej opory
bocznic sieci mo\
na obliczyć z wzorów powy\
ej korzystając równie\
z odnośnych tablic
współczynników oporów.
W obranej bocznicy, w której objętość strumienia jest stała, zmieniać się mo\
e zarówno
rodzaj obudowy, jak i pole przekroju poprzecznego bocznicy. Chcąc wyznaczyć opór takiej
bocznicy, dzieli się ją na n odcinków o jednakowej obudowie i jednakowym polu przekroju.
Bocznica taka jest wówczas połączeniem szeregowym n elementów.
Opór wypadkowy bocznicy połączenia szeregowego mo\
na obliczyć z wzoru
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
31
n
R =
"
R
i
i=1
gdzie
R  opór wypadkowy połączenia szeregowego, [Ns2/m8],
Ri  opór i-tego elementu bocznicy sieci wentylacyjnej, [Ns2/m8],
Opór połączenia równoległego n bocznic wyznaczamy według wzoru
1
R =
n
1
( )2
"
Ri
i=1
Operowanie powy\
szym wzorem, bez wykorzystania programów komputerowych
programów obliczeniowych jest kłopotliwe. A
atwiej obliczać opór wypadkowy połączenia
równoległego przy korzystaniu z pojęcia otworu równoznacznego Ae w m2 bocznicy sieci
pasywnej lub aktywnej. Otwór równoznaczny, to obliczeniowa wielkość teoretycznego
otworu w cienkiej ściance, przez który przy danej wartości depresji mogłaby przepływać taka
sama ilość powietrza jak przez wyrobiska kopalni przy tej samej depresji wentylatora.
Kopalniane słu\
by wentylacyjne posiadają szereg programów komputerowych do
obliczania sieci wentylacyjnych. Programy wentylacyjne AERO, czy VENTGRAF
umo\
liwiają projektowanie i obliczanie sieci wentylacyjnej kopalni czynnej jak
i projektowanej, pozwalają przeprowadzać szereg symulacji zmian w sieci wentylacyjnej.
Istotne są symulacje zmian w sieci kopalnianej związane z występowaniem ró\
nych zagro\
eń
(np. po\
arowych, metanowych).
Potencjał i spadek potencjału
Potencjał izentropowy jest to potencjał wypadkowego pola sił występującego w sieci
aktywnej podczas działania z
ródeł energii (mechanicznych lub naturalnych). Potencjał ten
ujęty jest wzorem
hsv = p  ps
gdzie
p  ciśnienie (statyczne, bezwzględne) powietrza kopalnianego, które płynie w sieci
aktywnej podczas działania z
ródeł energii (mechanicznych i naturalnych),
ps  ciśnienie (statyczne, bezwzględne) powietrza suchego, tworzącego w sieci atmosferę
uwarstwioną izentropowo (adiabatycznie), jeśli w sieci nie działają \
adne z
ródła energii.
Spadek potencjału izentropowego ujęty jest wzorem
"hsv = hsvd  hsvw
gdzie
hsvd  potencjał izentropowy w przekroju dopływu d bocznicy sieci,
hsvw  ten\
e potencjał izentropowy w przekroju wypływu w.
Obliczmy spadek potencjału izentropowego w bocznicy �, je\
eli potencjał izentropowy
dopływie wynosi  800 Nm/m3 a wylocie wynosi  1200 Nm/m3.
Zgodnie z wzorem liczymy
"hsv(�) =  800  ( 1200) = 400 Nm/m3
Depresja naturalna oraz rodzaje bocznic sieci aktywnej
Przeprowadzając badania sieci aktywnej, trzeba uwzględnić fakt, \
e bocznica ta znajduje
się w polu grawitacyjnym Ziemi. Z polem tym związane jest występowanie depresji
naturalnej w tej bocznicy. Depresja ta jest zwana naturalną kumulacją energii.
Depresja naturalna lnv� w bocznicy � ujęta jest wzorem
lnv� =  (psw  psd)  g �m (zw  zd)
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
32
gdzie
psd, psw  ciśnienie dla przekroju dopływu oraz dla przekroju wypływu w bocznicy �,
Nm/m3,(N/m2),
zd, zw  wysokość niwelacyjna przekroju dopływu oraz wypływu tej bocznicy, m,
�m średnia gęstość masy powietrza kopalnianego w tej bocznicy.
Przepływ powietrza w wyrobiskach górniczych
Sieć wentylacyjna ka\
dej kopalni istniejącej jest siecią aktywną, w której występuje
ustalony stan dynamiczny i termiczny. Jest on wielkością zmienną zale\
ną od miejsca w sieci
wentylacyjnej i wymusza on określone kierunki przepływu powietrza.
W węzłach sieci obowiązuje pierwsze prawo Kirchhoffa, zgodnie z którym ilość
powietrza wpływająca do węzła równa jest ilości powietrza wypływającego z węzła.
Do węzła A w sieci wentylacyjnej dopływa dwoma bocznicami po 800 m3/min, natomiast
z węzła A wypływa jedną bocznicą 600 m3/min, a drugą 1000 m3/min. Zgodnie z wy\
ej
prawem powy\
szym łączna ilość powietrza wpływająca do węzła A jest równa ilości
powietrza w wypływającego z tego węzła.
Węzeł
600 m3/min
A
A
ącznie
800 m3/min
1600 m3/min
Ł1600
m3/min
1000 m3/min
800 m3/min
Rys. 20. Bilans powietrza w węz
le A
W bocznicy � sieci aktywnej występuje:
 spadek "hs� potencjału,
 dyssypacja energii lf� (praca tarcia),
 depresja naturalna ln� oraz
 mechaniczna kumulacja energii lt� równa spiętrzeniu "pc wentylatora działającego w tej
bocznicy.
Między wymienionymi wielkościami zachodzi relacja
"hs� = lf�  ln�  lt�
Stosując powy\
szą zale\
ność do wszystkich N niezale\
nych oczek (zewnętrznych
i wewnętrznych) sieci aktywnej, przy uwzględnieniu właściwości potencjału izentropowego
polegającej na tym, \
e suma jego spadków wzdłu\
zamkniętego obwodu ka\
dego oczka sieci
jest równa zeru, otrzymuje się układ N niezale\
nych równań, z których ka\
de wyra\
a prawo
dla oczka sieci aktywnej zwane II prawem Kirchhoffa
lfv� lnv�  ltv� =0
gdzie, ltv� oznacza wypadkową dyssypację energii w oczku � sieci aktywnej równą sumie
dyssypacji energii lfv�� w bocznicach � oczka �.
W kopalniach w oparciu o schemat przestrzenny lub kanoniczny sporządza się schemat
potencjalny sieci wentylacyjnej. Przedstawia on rozkład spadków potencjału powietrza
w węzłach i bocznicach sieci wentylacyjnej.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
33
Rodzaje bocznic sieci:
 bocznica pozioma, bezz
ródłowa, tj. w której nie występuje depresja naturalna,
 bocznica niepozioma, aktywna sieci wentylacyjnej w której występuje depresja naturalna.
Schemat potencjalny kopalnianej sieci wentylacyjnej
Sieć wentylacyjna ka\
dej kopalni istniejącej jest siecią aktywną, gdy\
gęstość masy
powietrza w wyrobiskach kopalnianych jest wielkością zmienną. Jeśli kopalnia jest płytka, to
aktywność jej sieci zazwyczaj jest mała. Dlatego te\
sieć tą mo\
na traktować jako pasywną,
co jest równoznaczne z przyjęciem zało\
enia upraszczającego, \
e gęstość masy powietrza
w całej kopalni jest wielkością niezmienną. Jeśli natomiast kopalnia jest głęboka, to
aktywność jej sieci wentylacyjnej jest du\
a. Dla głębokiej kopalni, tak istniejącej, jak
i projektowanej, nie nale\
y korzystać więc z pojęcia sieci pasywnej.
Schemat potencjalny sieci wentylacyjnej jest skalibrowanym obrazem topologicznym tej
sieci.
Schemat potencjalny przedstawia wartości potencjału izentropowego w poszczególnych
węzłach sieci, a tym samym rozkład spadków potencjału w sieci.
4.2.2. Pytania sprawdzające
Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.
1. Jakie mamy elementy sieci wentylacyjnej?
2. Jakie są zasady sporządzania schematu przestrzennego sieci kopalnianej?
3. Co to jest schemat kanoniczny?
4. Kiedy schemat kanoniczny jest zamknięty?
5. Jakie mamy prądy powietrza w sieci wentylacyjnej kopalni?
6. Jakie są rodzaje przepływu powietrza w wyrobiskach górniczych?
7. Co mierzymy w Budrykach?
8. Od czego zale\
y spadek potencjału w aktywnej bocznicy sieci wentylacyjnej?
4.2.3. Ćwiczenia
Ćwiczenie 1
Zaprojektuj schemat przestrzenny sieci wentylacyjnej z co najmniej 14 węzłami. Narysuj
schemat kanoniczny na bazie zaprojektowanego schematu przestrzennego.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
2) przypomnieć sobie zasady wykonywania schematów przestrzennych,
3) przypomnieć zasady wykonywania schematów kanonicznych,
4) zaprojektować schemat przestrzenny sieci wentylacyjnej z co najmniej 14 węzłami,
5) przekształcić narysowany schemat przestrzenny sieci wentylacyjnej w jednoznaczny
schemat kanoniczny,
6) zaprezentować wykonane ćwiczenie,
7) dokonać oceny ćwiczenia.
Wyposa\
enie stanowiska pracy
 literatura dotycząca tematu ćwiczenia,
 papier, przybory do pisania.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
34
Ćwiczenie 2
Wykonaj pomiary dla określenia ilości powietrza na wskazanych przez nauczyciela
trzech stacjach pomiarowych. Zakładając, \
e są to stacje wylotowe z węzła A sieci
wentylacyjnej, określ, jaka będzie prędkość powietrza na jedynej stacji dolotowej do tego
węzła, je\
eli przekrój stacji dolotowej wynosi 17 m2.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
2) zapewnić właściwy sprzęt do wykonania ćwiczenia,
3) przypomnieć sobie czego dotyczy I prawo Kirchhoffa,
4) dokonać pomiarów,
5) dokonać obliczeń dla określenia prędkości powietrza na stacji dolotowej,
6) dokonać oceny ćwiczenia.
Wyposa\
enie stanowiska pracy:
 anemometr, calówka,
 papier, przybory do pisania.
Ćwiczenie 3
Wyznacz opór ściany zmechanizowanej, wyposa\
onej w obudowę stalową jeśli
wiadomo, \
e długość wyrobiska wynosi L = 150 m, wysokość ściany 2,0 m, szerokość 2,4 m,
a współczynnik oporu ą = 0,09807 Ns2/m4.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) zapoznać się z materiałem teoretycznym potrzebnym do obliczenia,
2) znalez
ć wzór, który pozwoli wyznaczyć opór wyrobiska ścianowego,
3) dokonać niezbędnych obliczeń,
4) dokonać oceny ćwiczenia.
Wyposa\
enie stanowiska pracy:
 literatura dotycząca tematu zadania,
 przybory do pisania.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
35
4.2.4. Sprawdzian postępów
Czy potrafisz:
Tak Nie
1) przedstawić na schemacie przestrzennym układ wyrobisk przedstawiony
na mapach pokładowych?
2) przekształcić schemat przestrzenny w schemat kanoniczny?
3) określić który to jest prąd powietrza niezale\
ny?
4) określić od czego zale\
y kierunek przepływu powietrza w bocznicy
przekątnej?
5) określić od czego zale\
y spadek potencjału izentropowego w bocznicy?
6) określić co to jest depresja naturalna?
7) określić w którym kierunku płynie powietrze je\
eli potencjał w punkcie
A wynosi ( 1200 Nm/m3) a w punkcie B ( 600 Nm/m3)?
8) wyznaczyć wartość depresji naturalnej w poziomej bocznicy aktywnej
sieci wentylacyjnej?
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
36
4.3. Wentylacja wyrobisk za pomocą wentylatorów głównych
4.3.1. Materiał nauczania
Wyrobiska kopalniane przewietrza się prądami powietrza wytwarzanymi przez
wentylatory główne zabudowane na powierzchni. W zakładach górniczych kopaliny palne
stosuje się przewietrzanie ssące.
Przy ka\
dym szybie wydechowym, oprócz wentylatora głównego lub zespołu
wentylatorów głównych, instaluje się główny wentylator rezerwowy, którego uruchomienie
będzie mo\
liwe w ciągu 10 minut.
W zakładach górniczych mających jeden szyb wydechowy stację wentylatorów głównych
wyposa\
a się w urządzenie do zmiany kierunku powietrza. W sieci wentylacyjnej gdy jest
więcej szybów wydechowych, powinno być mo\
liwe wykonanie rewersji (zmiany kierunku
przepływu) powietrza w poszczególnych podsieciach. Urządzenia do rewersji powietrza
utrzymuje się w stanie umo\
liwiającym jej wykonanie w czasie nie dłu\
szym ni\
20 minut.
Zasady rozprowadzania powietrza w kopalni
Powietrze doprowadza się mo\
liwie najkrótszą drogą do ka\
dego poziomu
wydobywczego, skąd prądami wznoszącymi odprowadza się w kierunku szybu
wydechowego.
Projektując wyrobiska górnicze nale\
y tworzyć jak najmniej zło\
oną sieć wentylacyjną.
W ka\
dej sieci wentylacyjnej wydziela się rejony przewietrzane niezale\
nymi prądami
powietrza.
Jednym prądem powietrza mo\
e być przewietrzana grupa przodków pod warunkiem, \
e
zawartość metanu w powietrzu doprowadzonym do ka\
dego przodka nie przekracza 0,5%,
a przy stosowaniu metanometrii automatycznej 1%.
Ściany przewietrza się niezale\
nymi prądami powietrza, z tym \
e długość ściany lub
łączna długość ścian przewietrzanych jednym niezale\
nym prądem powietrza nie powinna
być większa ni\
400 m. W pokładach niemetalowych i I kategorii zagro\
enia metanowego
kierownik ruchu zakładu górniczego mo\
e zezwolić na okresowe przewietrzanie jednym
niezale\
nym prądem powietrza ścian o łącznej długości powy\
ej 400 m, pod warunkiem
utrzymania między tymi ścianami dróg wyjścia w odstępach nie większych ni\
250 m.
Składy materiałów wybuchowych, komory pomp głównego odwadniania, a w zakładach
górniczych wydobywających kopaliny palne tak\
e komory kruszarni przewietrza się prądami
niezale\
nymi.
W polach metanowych wszystkie komory, z wyjątkiem komór stanowiących oddziałowe
składy narzędzi, sprzętu przeciwpo\
arowego i sanitarnego przewietrza się prądami powietrza
wytwarzanymi przez wentylator główny. Powietrze z komór przewietrzanych prądami
powietrza wytwarzanymi przez wentylator odprowadza się z najwy\
szego punktu komory
i prowadzi poziomo lub po wzniosie. W komorach tych nie mo\
na umieszczać w odległości
bli\
szej ni\
20 cm od najwy\
szego punktu w świetle obudowy \
adnych urządzeń
i elementów, które mogłyby utrudniać przepływ powietrza pod stropem komór.
Sprowadzanie powietrza wyrobiskiem na upad dopuszcza się wyłącznie w przypadkach,
gdy:
- średni upad w bocznicy nie przekracza 5�,
- średni upad wyrobiska lub bocznicy wentylacyjnej wynosi od 5� do10�, a prędkość
przepływu powietrza jest większa ni\
0,5 m/s,
- powietrze jest odprowadzane z pól zagro\
onych wyrzutami dwutlenku węgla lub
siarkowodoru.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
37
Tamy wentylacyjne
Regulację przewietrzania prowadzi się za pomocą tam wentylacyjnych, umieszczonych
na początku prądów rejonowych. W wyjątkowych wypadkach za zgodą kierownika ruchu
zakładu górniczego mo\
na zabudować tamy w wylotowych prądach powietrza ale na
warunkach przez niego ustalonych.
Rys. 21. Tama wentylacyjna murowa z drzwiami drewnianymi [1, s. 333]
W wyrobiskach korytarzowych, stanowiących połączenia między prądem powietrza
prowadzonym od szybu wdechowego a odprowadzanym do szybu wydechowego,
zabudowuje się śluzy wentylacyjne. Drzwi tamy w śluzie wentylacyjnej wykonuje się
z materiałów niepalnych i zabezpiecza przed samoczynnym otwarciem. Odstęp między
tamami wentylacyjnymi śluzy powinien umo\
liwić, aby w czasie przejścia załogi przez jedną
z tam (w której drzwi muszą być otwarte), drzwi w pozostałych tamach tej śluzy były
zamknięte.
W wyrobisku, w bocznicy w której dokonujemy regulacji powietrza za pomocą tam
wentylacyjnych, nale\
y zabudować minimum 2 tamy, dla zapewnienia stabilności prądów
powietrza. Z reguły, jednak pewniej jest budować ich więcej, gdy\
poprawia to
bezpieczeństwo i stabilność przewietrzania.
Tamy śluz wentylacyjnych uruchamianych mechanicznie oraz tamy wewnątrz rejonów
wentylacyjnych wyposa\
a się w drzwi otwierane w jedną stronę.
Ka\
da tama przy moście wentylacyjnym powinna posiadać dwoje drzwi otwieranych
w przeciwne strony.
Drzwi w tamach powinny zamykać się samoczynnie albo mechanicznie. W przypadku,
gdy mamy du\
e spiętrzenia na tamach, nale\
y drzwi przejściowe wyposa\
yć w urządzenia
ułatwiające ich otwarcie.
Tamy wentylacyjne wykonuje się z materiałów niepalnych za wyjątkiem
zlokalizowanych wewnątrz rejonów wentylacyjnych i tymczasowych niezbędnych na czas
budowy tam ostatecznych.
Drzwi w tamach wentylacyjnych zabudowanych na drogach przewozu lokomotywowego
lub przewozu z napędem własnym oraz głównego transportu maszynami samojezdnymi
powinny być otwierane i zamykane mechanicznie lub automatycznie. W przypadku, gdy
ró\
nica ciśnień powietrza uniemo\
liwia ręczne otwarcie drzwi tamy wentylacyjnej, tamę
wyposa\
a się w urządzenia zapewniające otwarcie drzwi i bezpieczne przejście przez tamę.
Tamy otwierane mechanicznie lub automatycznie nale\
y wyposa\
yć w urządzenia
świetlne i akustyczne sygnalizujące moment otwierania tamy, aby przechodzący wyrobiskiem
ludzie nie znalez
li się w zasięgu otwieranych drzwi tamy.
W wyrobiskach, w których konieczne jest zabudowanie tam wentylacyjnych, nie mo\
na
budować urządzeń transportu linowego, chyba, \
e zapewnione jest mechaniczne lub
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
38
samoczynne zamknięcie i otwarcie tam, bez potrzeby wejścia załogi na trasę transportu
linowego.
Wymagania jakie muszą spełniać tamy wentylacyjne określa polska norma PN-73/G-60101.
W tamach regulacyjnych projektuje się:
- ścianę murową lub drewnianą z otworem komunikacyjnym zabezpieczonym nadpro\
em
i otworami dla rurociągów i kabli,
- odrzwia i drzwi stalowe lub drewniane obite blachą,
- ewentualny otwór dla przenośnika,
- okno regulacyjne,
- przepust do odprowadzania wody.
Tamy wentylacyjne, mające wpływ na przewietrzanie wyrobisk nale\
y zabezpieczyć
czujnikami kontrolującymi stan ich zamknięcia z sygnalizacją u dyspozytora metanowego.
Sposób zabezpieczenia ustala kierownik działu wentylacji lub inna osoba wyznaczona przez
kierownika ruchu zakładu górniczego. W wyrobisku, w którym zabudowana jest śluza
wentylacyjna oprócz oczujnikowania wszystkich tam wentylacyjnych wchodzący w jej skład,
mo\
na równie\
zabudować czujnik przepływu powietrza.
Wykonywanie tam wentylacyjnych
Tamę nale\
y stawiać w górotworze zwięzłym i niespękanym. Nie powinno stawiać się
tam wentylacyjnych na zrobach (tj. je\
eli w ociosie po jednej stronie wyrobiska mamy zroby),
jak równie\
nale\
y unikać, w miarę mo\
liwości stawiania tam wentylacyjnych w wyrobiskach
węglowych, gdy\
mo\
e to być przyczyną po\
arów endogenicznych. W przypadku
wystąpienia szczelin w górotworze, w sąsiedztwie tamy, nale\
y je uszczelnić przez
wtłoczenie do nich pod ciśnieniem zaprawy cementowej lub gipsowo-wapiennej. Mur tamy
nale\
y szczelnie powiązać z górotworem. Stawiając tamę w wyrobisku nale\
y wykonać wrąb
nie mniejszy ni\
20 cm. Zale\
nie od sposobu zamykania drzwi, mur tamy nale\
y wykonać
pionowo lub z odchyleniem w stosunku do pionu, aby ułatwić samoczynne zamykanie drzwi
i ich przyleganie do obmurza tamy. Ścianę tamy wykonanej z cegieł lub kostki betonowej
nale\
y wyprawić zaprawą cementową, a następnie pobielić mlekiem wapiennym.
Nadpro\
e nale\
y wykonać nad otworem komunikacyjnym tamy i ewentualnie nad
otworem dla przenośnika. W tamach murowych nadpro\
e nale\
y wykonać ze stali profilowej
lub betonu zbrojonego, a w tamach drewnianych z belek drewnianych o przekroju
kwadratowym. Nadpro\
a nale\
y wykonywać jednocześnie z wykonaniem muru lub ściany
tamy.
Dla przewodów przeprowadzanych przez tamę, tj. rurociągów, kabli i lutni nale\
y
w ścianie tamy pozostawić otwory o przekroju dostosowanym do przekroju przewodu.
Otwory naokoło przewodów nale\
y uszczelniać gliną lub inną lekką i szczelną zaprawą.
Przepust do odprowadzenia wody zza tamy, powinien być tak zlokalizowany i wykonany,
aby nie dopuszczał do spiętrzenia wody za tamą i do przepływu powietrza przez tamę.
Tamy wentylacyjne to z reguły tamy regulacyjne, w związku z czym powinny być
wyposa\
one w okienka do regulacji spadku naporu na tamach. Okienka te w pokładach
metanowych powinny być wykonane pod stropem wyrobiska. Je\
eli mamy śluzę składającą
się z kilku tam to wskazane jest, aby spadki naporu na poszczególnych tamach były
wyrównane. Regulacje otwarcia tych okienek powinny przeprowadzać słu\
by wentylacyjne.
W czasie ich regulacji jak i kontroli powinny być pomierzone spadki naporu (pomiar U 
rurka) na poszczególnych tamach danej śluzy jak i wydatek powietrza w tej bocznicy.
Most wentylacyjny
Zdarza się, \
e wyrobiska słu\
ące za drogi powietrza świe\
ego, przecinają się (krzy\
ują
się) z wyrobiskami odprowadzającymi powietrze zu\
yte. Aby nie nastąpiło mieszanie się
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
39
prądów powietrza i łączenie się ich w tych miejscach, stawia się mosty powietrzne, przez co
jedno wyrobisko przeprowadza się nad drugim, nie stwarzając między nimi połączenia (rys.).
Konstrukcja mostów i sposób ich wykonania bywają ró\
ne.
Rys. 22. most wentylacyjny [1. s. 334]
Tamy izolacyjne
Wyrobiska nie przewietrzane nale\
y izolować tamami izolacyjnymi, tak aby na trwale
odgrodzić je od czynnych wyrobisk. Tamy te wykonuje się je jako tamy pełne. Tamy
izolacyjne w polach metanowych powinny być wykonywane jako tamy przeciwwybuchowe.
Tamy izolacyjne powinny być szczelne jak i ociosy wyrobiska wokół tamy nie mogą być
spękane. Tamy powinny być budowane jak najbli\
ej skrzy\
owania z wyrobiskiem
z opływowym prądem powietrza. W polach metanowych dojść do tam izolacyjnych nie wolno
przewietrzać przez dyfuzję.
Rys. 23. Tamy izolacyjne pełne: a) deskowe, b) klocowe, d) murowe [11, s. 5]
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
40
Tamy izolacyjne powinny być wyposa\
one w:
- rury pomiarowe z zaworami umo\
liwiającymi prowadzenie pomiarów gazów za tamą,
- rury umo\
liwiające prowadzenie podsadzania lub odmetanowania,
- rurociągi umo\
liwiające odprowadzenie wody zza tamy, zabezpieczone zaworami lub
syfonami wodnymi,
- na tamie powinna być zabudowany manometr cieczowy do pomiaru ró\
nicy ciśnień
(przed i za tamą).
Przeciwwybuchowe tamy izolacyjne przeznaczone są do zabezpieczenia czynnych
wyrobisk przed przeniesieniem się do nich wybuchu, od strony zrobów, zbędnych wyrobisk
oraz pól po\
arowych, w których mogą wystąpić wybuchowe mieszaniny gazów palnych
i mo\
e dojść do wybuchu tych gazów.
Tamy te mogą być wykonane jako:
- korki podsadzkowe,
- korki wodne,
- korki podsadzkowe na bazie tamy organowej z dwustronnymi rozporami,
- tamy z worków wypełnionych materiałami niepalnymi,
- tamy za spoiw szybkowią\
ących z wrębem lub bez wrębu.
Szczegółowy sposób wykonania tych tam oraz wymogi jakim muszą one odpowiadać
podane są w wytycznych Centralnej Stacji Ratownictwa Górniczego [16].
Aktualnie najczęściej stosowane są tamy przeciwwybuchowe wykonane w postaci korka
przeciwwybuchowego (rys. 24) wypełnionego materiałem szybkowią\
ącym o du\
ej
wytrzymałości.
Budowę takiej tamy nale\
y rozpocząć od wykonania wrębu na obwodzie izolowanego
wyrobiska chodnikowego, w miejscu jej usytuowania na długości 2,0 m dla przekroju
poprzecznego wyrobiska w świetle jego obudowy do 12 m2 i 3,0 m dla przekroju powy\
ej
12 m2. W miejscu wykonania wrębu nie nale\
y rabować elementów stalowych obudowy
wyrobiska. Głębokość wrębu powinna być mniejsza od 0,4 m. Na krawędziach tego wrębu
nale\
y zabudować zawarcia tamowe w postaci tam ryglowych drewnianych obitych od
wewnątrz korka płótnem podsadzkowym. Przed odeskowaniem zawarć nale\
y zabudować
w nich 1 lub 2 lutnie blaszane, kołnierzowe o średnicy 800 mm wraz z obudową
przeciwwybuchową przepustu tamowego.
W trakcie budowy zawarć nale\
y zainstalować dodatkowe urządzenie wymagane
zasadami budowy tam, takie jak:
- rurociąg umo\
liwiający pobieranie prób powietrza zza tamy, dla określenia temperatury
gazów za tamą oraz stałej kontroli ró\
nicy ciśnień atmosfery pomiędzy polem
izolowanym a wyrobiskiem czynnym,
- rurociąg odwadniający wraz z syfonem,
- rury tłoczne do korka i odpowietrzające.
Po wykonaniu zawarć tamowych i zainstalowaniu niezbędnych urządzeń zatłaczamy
korek spoiwem szybkowią\
ącym dopuszczonym do stosowania. Po zatłoczeniu korka
i odczekaniu czasu wymaganego na związanie spoiwa, przystępujemy na zasadach akcji
ratowniczej do zamknięcia tamy (korka) z wykorzystaniem przepustu tamowego.
W przypadku prowadzenia akcji ratowniczej związanej z zamykaniem kilku tam
wentylacyjnych, o kolejności zamykania tam decyduje kierownik akcji ratowniczej. Z reguły
tamy powinny być zamykane jednocześnie, a po ich zamknięciu powinien być ustalony czas
wyczekiwania, gdy\
mo\
e dojść do wybuchu gazów w otamowanej przestrzeni.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
41
Rys. 24. Przeciwwybuchowa tama ze spoiwa szybkowią\
ącego z wrębem na obwodzie wyrobiska [16]
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
42
Manometr cieczowy, tzw U  rurka
U  rurka to przyrząd umo\
liwiający pomiar ró\
nicy ciśnień powietrza. Wykonany
z rurki szklanej w kształcie litery  U , wypełnionej cieczą, które jedno ramię połączone jest
(w czasie pomiaru) z obszarem (obiektem) mierzonego ciśnienia, a drugie ramię połączone
jest z atmosferą.
Wartość ró\
nicy ciśnień określa się z ró\
nicy poziomów cieczy w dwóch ramionach
manometru, mierzonej w milimetrach. Pomiar ró\
nicy ciśnień pomiędzy otamowaną
przestrzenią a otoczeniem pokazano na rysunku 9
Rys. 25. Pomiar ró\
nicy ciśnień na tamie za pomocą U - rurki [5, s. 43]
Je\
eli za tamą istnieje ciśnienie większe ni\
przed tamą to poziom cieczy w U  rurce
będzie wy\
szy w ramieniu połączonym z atmosferą zewnętrzną. Mamy wówczas do
czynienia z kompresją czyli nadciśnieniem za tamą. Je\
eli za tamą izolacyjną będzie ciśnienie
ni\
sze ni\
przed tamą to poziom cieczy w U  rurce będzie wy\
szy w ramieniu połączonym
z polem otamowanym. Ma się wówczas depresję czyli podciśnienie za tamą. Sytuacja taka
powoduje zasysanie powietrza z zewnątrz. Najkorzystniejsza sytuacja jest wtedy, gdy poziom
cieczy w obu ramionach jest wyrównany.
W przypadku po\
aru, korzystne jest aby na tamie po\
arowej ró\
nica ciśnień była bliska
zeru, lub aby na tamie był minimalny plus.
Tamy kompensacyjne
Sposób wyrównywania ciśnień na tamach izolacyjnych za pomocą tam kompensacyjnych
przedstawiono na (rys. 26). Rysunek pokazuje układ, gdy tama zaciąga powietrze.
W wyrobisku, przed tamą izolacyjną (korkiem), która zaciąga, budujemy w niewielkiej
odległości tamę kompensacyjną (np. deskową obitą płótnem podsadzkowym) z okienkiem
regulacyjnym. Przez tamę tą prowadzimy lutnie metalowe na końcu których budujemy
wentylator na ssanie. Ciągłą kontrolę ciśnienia przed i za tamą izolacyjną wykonujemy za
pomocą manometru cieczowego, którego końcówki wę\
y pomiarowych wyprowadzone są:
jedna za tamę izolacyjną a druga przed tamę izolacyjną (tj. pomiędzy tamą izolacyjną
a kompensacyjną).
Po uruchomieniu wentylatora ró\
nicę ciśnienia przed i za tamą regulujemy za pomocą
okienka regulacyjnego w tamie kompensacyjnej. W trakcie doszczelniania okienka
regulacyjnego w tamie kompensacyjnej poziom wody w ramieniu U-rurki z wyprowadzoną
końcówką pomiarową za tama izolacyjną (1) będzie się obni\
ał. Korzystnie jest ustawić go
minimalnie poni\
ej poziomu w drugim ramieniu, którego końcówka pomiarowa (2) znajduje
się pomiędzy tamami.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
43
W przypadku tam izolacyjnych, gdzie występuje nadciśnienie za tamą izolacyjną (tama
wyciska), budujemy równie\
tamy kompensacyjne z wentylatorem tłoczącym.
Wentylator ssący i
lutnie ssące
Tama kompensacyjna z
okienkiem regulacyjnym
2
1
Tama zaciąga, jest na
du\
ym minusie
U  rurka, końcówki
pomiarowe wyprowadzone są
1  za tamę izolacyjną,
2  pomiędzy tamami.
Rys.26. Wyrównywanie ró\
nicy ciśnień na tamach izolacyjnych za pomocą tam kompensacyjnych.
Sposób pomiaru ró\
nicy ciśnień na tamie za pomocą U  rurki.
Strzałki czerwone oznaczają kierunki przepływu powietrza
Tamy bezpieczeństwa
Tama bezpieczeństwa to tama wykonana z materiału ogniotrwałego z otwartymi
drzwiami stalowymi, które w ka\
dej chwili mo\
na zamknąć. Są równie\
tamy
bezpieczeństwa, w których zamiast drzwi stalowych jest zgromadzony zapas materiału
budowlanego potrzebnego do szybkiego ich zamknięcia.
W kopalniach metanowych często buduje się podwójne tamy bezpieczeństwa we
wzajemnej niewielkiej odległości, od 2 do 5 m. Odstęp pomiędzy tymi tamami zale\
y od
przekroju wyrobiska jak i rodzaju materiału jaki planowany jest do wypełnienia korka
przeciwwybuchowego, wykonanego na bazie tych tam.
Tamy bezpieczeństwa słu\
ą do:
- ułatwienia stabilizacji prądów bocznych, tj. do zabezpieczenia kopalni przed
zadymieniem lub dla uniknięcia zadymienia,
- izolacji prądów w przypadku po\
aru w prądzie powietrza świe\
ego przed tamami.
Rozró\
nia się następujące rodzaje tam bezpieczeństwa:
- klapy, drzwi, tamy na wlotach szybów, sztolni i upadowych wdechowych,
- tamy przyszybowe,
- tamy na wlotach i wylotach w prądach niezale\
nych, przewietrzających wszelkie
komory,
- tamy grupowe, rejonowe, polowe.
Zamykanie tam bezpieczeństwa mo\
e odbywać się ręcznie lub automatycznie, zawsze
jednak na polecenie kierownika akcji ratowniczej.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
44
Przeciwpo\
arowe tamy bezpieczeństwa z drzwiami buduje się na wszystkich poziomach
przy szybach wdechowych, w prądach grupowych wlotowych, wlotowych i wylotowych
prądach rejonowych oraz prądach niezale\
nych, przewietrzających komory.
Przeciwpo\
arowe tamy bez drzwi buduje się na wszystkich poziomach szybów
wydechowych, oraz w miejscach ustalonych przez kierownika działu wentylacji, wewnątrz
rejonów wentylacyjnych.
Oddymianie kopalni o przewietrzaniu wznoszącym
Rys. 27. Oddymianie wyrobisk z wentylacją wznoszącą, a d. etapy oddymiania [8. s. 220]
Je\
eli zaburzenia kierunków przepływów powietrza wystąpiły pod wpływem po\
aru,
wówczas oddymianie wyrobisk prowadzi się w sposób następujący:
Idziemy z prądem głównym, zgodnie z kierunkiem przepływu powietrza dochodząc do
pierwszego węzła zadymionego (rys. 27, węzeł 1). W węz
le tym nale\
y stwierdzić, do której
bocznicy (wyrobiska) kierują się dymy. W tej bocznicy, którą dymy płyną do rejonu, przepływ
powietrza dławi się bądz
przez zamknięcie znajdującej się w niej tamy bezpieczeństwa bądz

budując np. tamę z płótna wentylacyjnego (rys. 27a tama T1). Czynność ta spowoduje
przywrócenie pierwotnego kierunku przepływu powietrza w bocznicy 1 a (rys. 27.b).
Gdy prąd powietrza w bocznicy 1 a zostanie ju\
oddymiony, to znaczy uzyska swój
pierwotny kierunek przepływu, zamyka się w bocznicy 1 a tamę t1 (rys. 27.b) . Tama ta
zostaje przez cały czas oddymiania zamknięta. Następnie przechodząc przez tamę T1 , przez
którą przepływa ju\
powietrze świe\
e, dochodzimy do następnego zadymionego węzła
(rys. 27.c. węzeł 2).
Dławimy przepływ powietrza w tej bocznicy, którą płyną dymy w kierunku rejonu,
zamykając podaną na rysunku 27c tamę T2. Z kolei otwieramy tamę T1, wówczas zamknięcie
tam t1 i T2 wystarcza do usunięcia zadymienia w następnym prądzie bocznym 2 b
(rys. 27.c i d). Z kolei przechodzimy przez tamę T2 do następnego zadymionego węzła
i wykonujemy czynności analogiczne jak w węzłach 1 i 2. W ten sposób postępuje się tak
długo, a\
dojdzie się do ogniska po\
aru, przed którym zamyka się tamę zasadniczą.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
45
4.3.2. Pytania sprawdzające
Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.
1. Na czym polega rewersja powietrza w szybie?
2. W jakim czasie powinna być mo\
liwość uruchomienia głównego wentylatora
rezerwowego na szybie wydechowym?
3. Gdzie nale\
y budować tamy wentylacyjne przy prowadzenia regulacji rozpływu
powietrza w kopalni węglowej?
4. Co to jest śluza wentylacyjna?
5. Jaką rolę spełniają tamy izolacyjne?
6. Jakie powinno być wyposa\
enie tamy izolacyjnej?
7. Kiedy budujemy tamy izolacyjne o konstrukcji przeciwwybuchowej?
8. Jaka jest zasada pomiaru ciśnienia manometrem U rurkowym?
9. Co to znaczy, \
e na tamie izolacyjnej mamy +19 mm H2O?
10. Jak wyrównujemy ró\
nicę potencjałów na tamach izolacyjnych?
11. Gdzie nale\
y budować tamy bezpieczeństwa z drzwiami metalowymi?
12. Jak nale\
y prowadzić oddymianie kopalni przewietrzanej prądami wznoszącymi?
4.3.3. Ćwiczenia
Ćwiczenie 1
Zabuduj tamę wentylacyjną deskową z okienkiem regulacyjnym o wymiarach 0,5 m na
1,2 m, z drzwiami dla przejścia załogi o wymiarach 0,9 m na 1,8 m. Po wybudowaniu tamy
ustaw tak okienko regulacyjne, tak aby spadek naporu na tamie wynosił 15 mm H2O.
Pomierz ilość powietrza płynącą wyrobiskiem przed zabudową tamy jak równie\
po jej
wykonaniu.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) zapoznać się z normami dotyczącymi budowy tam wentylacyjnych,
2) przypomnieć zasady wykonywania pomiarów dla określenia ilości powietrza
w wyrobisku górniczym, oraz jak wykonujemy pomiaru spadków naporu na tamach za
pomocą U rurki,
3) wykonać pomiar ilości powietrza w wyrobisku,
4) wykonać wrąb do tamy, zabudować szkielet tamy, obić tamę deskami i płótnem
wentylacyjnym,
5) zabudować drzwi w tamie,
6) zabudować manometr cieczowy i wykonać regulację spadku naporu na tamie,
7) wykonać ponownie pomiary dla określenia ilości powietrza w wyrobisku,
8) zaprezentować wykonane ćwiczenie,
9) dokonać oceny ćwiczenia.
Wyposa\
enie stanowiska pracy:
- stojaki drewniane, deski, płótno wentylacyjne, gwoz
dzie,
- kilof, siekiera górnicza, łopata,
- U rurka, wę\
e pomiarowe, calówka, anemometr,
- przybory do pisania,
- literatura związana z tematem zadania [11, 15].
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
46
Ćwiczenie 2
Zaprojektuj sposób wykonania tamy kompensacyjnej dla zmniejszenia ró\
nicy ciśnień
dla tamy izolacyjnej, na której ró\
nica ciśnień wynosi +40 mm H2O.
Zabuduj w wyrobisku przy tamie izolacyjnej tamę przednią do tamy kompensacyjnej
z okienkiem regulacyjnym, oraz wentylator i lutnie dla projektowanej tamy.
Zabuduj manometr cieczowy i wyprowadz
jego końcówki dla pomiarów ró\
nicy ciśnień
na tamie.
+40mm
3
Rysunek do ćwiczenia 3
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) określić co oznacza +40 mm H2O,
2) wskazać miejsce zabudowy wentylatora pomocniczego,
3) określić czy wentylator ma być ssący czy tłoczący,
4) określić gdzie nale\
y zabudować tamę kompensacyjną z okienkiem regulacyjnym,
5) wskazać miejsce zabudowy manometru cieczowego do kontroli zmian ró\
nicy ciśnień na
tamie,
6) określić miejsca w których nale\
y ustawić końcówki wę\
y pomiarowych zało\
onych na
ramionach U  rurki,
7) przedstawić wykonany projekt,
8) dobrać odpowiednie urządzenia i materiały potrzebne do realizacji projektu,
9) zabudować we wskazanych wyrobiskach zaprojektowany układ urządzeń,
10) zaprezentować efekty swojej pracy,
11) dokonać oceny ćwiczenia.
Wyposa\
enie stanowiska pracy:
- wentylator WLE 404 B/1, lutnie elastyczne ssące o średnicy 400 mm,
- drewno, deski, płótno wentylacyjne, U rurka, wę\
e pomiarowe,
- kilof, piła, łopata, siekiera górnicza, młotek, gwoz
dzie,
- kartki papieru A4,
- przybory do pisania i rysowania,
Ćwiczenie 3
Przeprowadz
oddymianie wyrobisk w układzie jak na rysunku dołączonym do ćwiczenia.
Wyznacz lokalizację zasadniczej tamy po\
arowej.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
47
1 2
3
Rysunek do ćwiczenia 3
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) zapoznać się z materiałem teoretycznym związanym z tematem ćwiczenia,
2) zaznaczyć kolejność budowania i zamykania tam przy oddymianiu kolejnych wyrobisk,
3) wskazać miejsce zabudowy zasadniczej tamy po\
arowej,
4) przedstawić wyniki pracy,
5) dokonać oceny ćwiczenia.
Wyposa\
enie stanowiska pracy:
- kartki papieru A4,
- przybory do pisania i rysowania,
- literatura [7, 8, 14].
4.3.4. Sprawdzian postępów
Czy potrafisz:
Tak Nie
1) wskazać, jaki warunek musi być spełniony mo\
na było sprowadzać
powietrze w dół wyrobiskiem o nachyleniu 7o?
2) wskazać, kto mo\
e zezwolić na zabudowę tam regulacyjnych na
wylocie z rejonu?
3) określić, jakie ciśnienie panuje za tamą (plus czy minus), je\
eli
przechodząc wyrobiskiem z opływowym prądem powietrza stwierdzisz,
\
e przed skrzy\
owaniem z tamą miałeś stę\
enie 0,6% CH4 a po minięciu
tamy stę\
enie CH4 wynosi 0,8%?
4) wskazać, z jakich materiałów mogą być wykonane tamy izolacyjne
o konstrukcji przeciwwybuchowej?
5) wyjaśnić, po co w tamach przeciwwybuchowych montuje się przepusty
tamowe wraz z obudową przeciwwybuchową?
6) wskazać, jak zabudowujemy wentylator przy tamie kompensacyjnej,
je\
eli tama normalnie jest na minusie?
7) wskazać, w których wyrobiskach utrzymujemy tamy bezpieczeństwa
bez drzwi, a tylko mamy zgromadzony materiał do ich szybkiego
zamknięcia?
8) określić sposób postępowania przy usuwaniu zadymienia
w wyrobiskach górniczych?
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
48
4.4. Przewietrzanie wyrobisk za pomocą lutniociągów,
pomocniczych urządzeń wentylacyjnych i przez dyfuzję
4.4.1. Materiał nauczania
Przewietrzanie przez dyfuzję
Przewietrzanie przez dyfuzję polega na powolnym a czasami burzliwym samorzutnym
przenikaniu (mieszaniu się) cząstek powietrza z opływowego prądu powietrza do wyrobiska
ślepego i odwrotnie. Wyrobiska mo\
na przewietrzać przez dyfuzję, je\
eli długość tych
wyrobisk nie jest większa ni\
:
1) w polach niemetanowych i I kategorii zagro\
enia metanowego:
a) 10 m  przy nachyleniu do 10� (we wzniosie i upadzie),
b) 6 m  przy nachyleniu powy\
ej 10� (we wznosie i upadzie),
2) 2 m  w polach metanowych II, III lub IV kategorii zagro\
enia metanowego.
W polach metanowych przewietrzanie przez dyfuzję wnęk odmetanowania oraz dojść do
tam izolacyjnych i po\
arowych jest niedopuszczalne.
Przewietrzanie za pomocą pomocniczych urządzeń wentylacyjnych
Wyrobiska mo\
na przewietrzać pomocniczymi urządzeniami wentylacyjnymi, je\
eli
długość ich nie jest większa ni\
:
1) w polach niemetanowych i polach zaliczonych do I kategorii zagro\
enia metanowego:
a) 15 m  przy nachyleniu do 10o (we wzniosie i upadzie),
b) 10 m  przy nachyleniu powy\
ej 10o (we wznosie i upadzie),
2) w polach metanowych II, III lub IV kategorii zagro\
enia metanowego:
a) 6 m  przy nachyleniu do 10o (we wzniosie i upadzie),
b) 4 m  przy nachyleniu powy\
ej 10o (we wznosie i upadzie).
Wentylacja lutniowa
Wyrobiska, które nie są przewietrzane prądami powietrza wytwarzanymi przez
wentylator główny, przewietrza się za pomocą lutniociągów. Lutniociągi powinny być
wykonane z lutni metalowych lub trudno palnych antyelektrostatycznych lutni z tworzyw
sztucznych.
Stosowane systemy przewietrzania wyrobisk przy pomocy wentylacji lutniowej:
 wentylacja tłocząca,
 wentylacja ssąca,
 wentylacja kombinowana.
Wentylacja tłocząca polega na tym, \
e wentylator lutniowy zabudowany jest
w wyrobisku z przepływowym prądem powietrza, przed skrzy\
owaniem z przewietrzanym
wyrobiskiem (patrząc od strony dopływu powietrza). Wentylator pobiera powietrze
z opływowego prądu powietrza i tłoczy je do lutniociągu, którego wylot znajduje się
w przodku. Z przodka powietrze płynie wyrobiskiem do opływowego powietrza, gdzie łączy
się a przepływającym w nim powietrzem.
Wentylacja ssąca polega na tym, \
e wentylator lutniowy zabudowany jest w wyrobisku
z przepływowym prądem powietrza za skrzy\
owaniem (idąc z prądem powietrza)
z przewietrzanym wyrobiskiem. Wentylator wymusza, \
e część powietrza ze skrzy\
owania
z opływowym powietrzem płynie wyrobiskiem do przodka i wraca lutniociągiem ssącym do
wentylatora, z którego wyrzucane jest do przepływowego prądu powietrza.
Wentylacja kombinowana polega na tym, \
e oprócz wentylacji zasadniczej ssącej lub
tłoczącej w przewietrzanym wyrobisku mamy zabudowane pomocnicze urządzenia
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
49
wentylacyjne, wentylator z odcinkiem lutni. Lutniociąg pomocniczy mo\
e być związany ze
stosowaniem urządzeń odpylających, urządzeń chłodniczych lub do zwalczania lokalnych
zagro\
eń.
Wyrobiska korytarzowe drą\
one kombajnami prowadzi się z zastosowaniem urządzeń
odpylających.
W przypadku wentylacji ssącej, odpylacz mo\
e być zabudowany na wylocie
z lutniociągu w opływowym prądzie powietrza. Przy wentylacji zasadniczej tłoczącej,
urządzenie odpylające zabudowane musi być w przodku, w powiązaniu z kombajnem.
Wymogi przepisów dotyczące wentylacji lutniowej
Prędkość powietrza w wyrobisku korytarzowym z wentylacją lutniową, drą\
onym
kombajnem lub z zastosowaniem jednego z urządzeń:
a) lutniociągu pomocniczego,
b) lutniociągu pomocniczego wyposa\
onego w urządzenia odpylające lub chłodzące
powietrze,
c) stacjonarnego urządzenia odpylającego  nie powinna być mniejsza ni\
0,3 m/s,
z wyjątkiem części wyrobiska, w której zabudowany jest równolegle wentylator
pomocniczy.
Odległość lutniociągu od czoła przodka nie mo\
e być większa ni\
:
1) w polach niemetanowych i niezagro\
onych wyrzutami gazów i skał  10 m,
2) w polach metanowych lub zagro\
onych wyrzutami gazów i skał:
a) przy wentylacji ssącej  6 m,
b) przy wentylacji tłoczącej lub kombinowanej  8 m,
W wyrobiskach drą\
onych kombajnami:
1) odległość lutniociągu ssącego od czoła przodka przy wentylacji ssącej nie powinna być
większa ni\
3 m,
2) odległość lutniociągu tłoczącego od czoła przodka przy wentylacji tłoczącej nie powinna
być większa ni\
:
a) w polach niemetanowych  10 m,
b) w polach metanowych  6 m,
3) przy wentylacji kombinowanej odległość lutniociągu ssącego od czoła przodka nie
powinna być większa ni\
6 m, a odległość lutniociągu tłoczącego nie większa ni\
12 m.
Lutniociągi wyprowadza się do przepływającego prądu powietrza na odległość co
najmniej 8 m w takim kierunku aby nie występowała recyrkulacja powietrza i łączy się je
z wentylatorem lutniowym. Wentylator wymusza przepływ powietrza w lutniociągu
i w wyrobisku. W wyrobisku, z którego pobierane jest powietrze do przewietrzenia wyrobiska
z u\
yciem lutniociągu, powinna płynąć ilość powietrza uniemo\
liwiająca występowanie
recyrkulacji. Na odcinku lutniociągu w prądzie przepływającym, gdzie zabudowany jest
wentylator, powinna być utrzymywana wymagana prędkość powietrza (w pokładach
metanowych 0,3 m/s).
Przy wentylacji kombinowanej ilość powietrza doprowadzona lutniociągiem
zasadniczym powinna być większa od ilości pobieranej przez lutniociąg pomocniczy.
W wentylacji z pomocniczym lutniociągiem ssącym, wyposa\
onym w urządzenia
odpylające lub pomocniczym lutniociągiem tłoczącym, wyposa\
onym w chłodnicę powietrza,
końcowy odcinek lutniociągu tłoczącego w przodku wyrobiska wyposa\
a się w:
1) klapę zamykającą wylot lutniociągu,
2) odcinek o długości 10 m zabudowany z lutni wirowych,
3) lutnię zasobnikową.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
50
W wentylacji kombinowanej, w polach metanowych, wentylator z napędem
elektrycznym zabudowanym na lutniociągu pomocniczym powinien być automatycznie
wyłączany za pomocą systemu zabezpieczenia metanometrycznego.
Długość odcinka równoległej zabudowy (zazębienia) lutniociągów, doprowadzającego
powietrze do przodka i długość lutniociągu pomocniczego, nie powinna być większa ni\

10 m. Do długości równoległej zabudowy nie wlicza się długości lutniociągu tłoczącego
wykonanego z lutni wirowych (perforowanych).
W lutniociągu tłoczącym mo\
na zabudować dodatkowy wentylator tylko dla pokonania
dodatkowych oporów spowodowanych zabudową chłodnicy powietrza i pod warunkiem, \
e:
1) z lutniociągu tłoczącego wyprowadzony zostanie bocznik, w którym zabudowana została
chłodnica powietrza,
2) w lutniociągu przed dodatkowym wentylatorem zabudowany zostanie manometr,
3) na całej długości lutniociągu występuje nadciśnienie,
4) przerwy w ruchu obu wentylatorów lub obni\
enie prędkości powietrza w lutniociągu,
poni\
ej wartości ustalonej przez kierownika działu wentylacji, są sygnalizowane
w dyspozytorni,
5) długość odcinka lutniociągu, od miejsca zabudowy dodatkowego wentylatora do przodka,
nie przekroczy 200 m,
6) w polach metanowych dodatkowy wentylator z napędem elektrycznym jest
automatycznie wyłączany za pomocą systemu zabezpieczeń metanometrycznych.
Zasady obowiązujące przy budowie lutniociągów:
1) lutnie nie stykały się z przewodami i urządzeniami elektrycznymi,
2) lutnie były łączone w sposób nie zawę\
ający przekroju lutniociągu,
3) do zmiany kierunku zabudowy lutniociągu stosowane były lutnie sztywne lub
usztywnione, a w razie stosowania lutni z tworzyw sztucznych, kształtki lutniowe nie
zawę\
ały przekroju lutniociągu,
4) lutniociągi zabezpieczone były przed uszkodzeniami mechanicznymi.
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 ni\

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 ni\
6 m od czoła przodka,
3) w odległości od 10 m do 15 m od skrzy\
owania 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.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
51
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 zagro\
enia wyposa\
a się
w metanomierze kombajnowe, o ciągłym pomiarze, których czujniki montowane są na
wysięgniku, w pobli\
u organu urabiającego. Metanomierze te zabezpieczają nas przed
urabianiem kombajnem w stę\
eniu metanu przekraczającym 2% CH4.
4.4.2. Pytania sprawdzające
Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania
1. Na czym polega przewietrzanie wyrobisk przez dyfuzję?
2. Czy w polach metanowych mo\
na przewietrzać przez dyfuzję dojścia do tam
izolujących?
3. Kiedy mo\
emy stosować przewietrzanie za pomocą pomocniczych urządzeń
wentylacyjnych?
4. Czy mo\
na przewietrzać za pomocą pomocniczych urządzeń wentylacyjnych
w pokładach II kategorii zagro\
enia metanowego wnęki o długości 5 m i upadzie 12�?
5. Na czym polega wentylacją ssąca wyrobisk przewietrzanych wentylacją lutniową?
6. Jaka powinna być minimalna prędkość powietrza w miejscu zabudowy wentylatora
ssącego?
7. Jakie są progi i miejsca zabudowy czujników metanowych w wyrobiskach drą\
onych
kombajnami w pokładach metanowych przewietrzanych wentylacją ssącą?
8. Jaka jest maksymalna odległość lutniociągów od czoła przodka w pokładach
niemetalowych i nie zagro\
onych wyrzutami gazów i skał?
9. Jakie są maksymalne odległości lutniociągów od czoła przodka w polach metanowych
przy wentylacji ssącej a jakie przy wentylacji tłoczącej?
10. Jaka jest maksymalna odległość lutniociągu ssącego od czoła przodka w polach
metanowych drą\
onych kombajnem?
11. Jakie zasady obowiązują w pokładach metanowych przy budowie końcowego odcinka
lutniociągu zasadniczego tłoczącego, je\
eli mamy wentylację pomocniczą ssącą związaną
z odpylaczem zabudowanym na kombajnie (wentylacja kombinowana)?
12. Kiedy i na jakich warunkach mo\
na w lutniociągu tłoczącym zabudować dodatkowy
wentylator?
4.4.3. Ćwiczenia
Ćwiczenie 1
Wyrobisko drą\
one kombajnem w pokładzie IV kategorii zagro\
enia metanowego
o długości 500 m przewietrzane jest wentylacją ssącą. Narysuj to wyrobisko na schemacie
przestrzennym, zaznaczając:
- miejsce zabudowy wentylatora WLE 1003 B/2,
- sposób prowadzenia lutniociągu,
- miejsce zabudowy odpylacza,
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
52
- miejsce zabudowy czujników metanometrii automatycznej i progi przy jakich wyłączają
urządzenia elektryczne w przodku,
- stacje pomiarowe:
a) w prądzie opływowym 20 m skrzy\
owaniem z przewietrzanym wyrobiskiem,
b) w przewietrzanym wyrobisku 20 m od skrzy\
owania z opływowym prądem
powietrza,
c) w odległości 20 m od czoła przodka,
d) w miejscu zabudowy wentylatora
e) w wyrobisku z opływowym prądem powietrza 40 m od skrzy\
owania
z przewietrzanym wyrobiskiem.
Wszystkie wyrobiska mają przekrój poprzeczny 15 m2, a na stacji pomiarowej b ilość
powietrza wynosi 720 m3/min.
Określ minimalne ilości powietrza na poszczególnych stacjach pomiarowych, tak aby
były zachowane minimalne dopuszczalne prędkości powietrza w tych wyrobiskach.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) zapoznać się z wymogami dotyczącymi minimalnych prędkości powietrza
w wyrobiskach górniczych,
2) przypomnieć sposób zabezpieczenia metanometrią drą\
onych kombajnami wyrobisk
z wentylacją lutniową,
3) naszkicować schemat przestrzenny omawianego układu wyrobisk,
4) zaznaczyć na schemacie informacje które są zawarte w treści ćwiczenia,
5) obliczyć minimalne ilości powietrza na poszczególnych stacjach pomiarowych,
6) pokazać wyniki obliczeń na schemacie,
7) dokonać oceny pracy.
Wyposa\
enie stanowiska pracy:
- literatura [14, 18],
- zeszyt, przybory do pisania.
Ćwiczenie 2
Tama izolująca dojście do zrobów w pokładzie II kategorii zagro\
enia metanowego
zabudowana jest w odległości 2 m od skrzy\
owania z opływowym prądem powietrza.
Zabuduj przegrodę wentylacyjną dla przewietrzenia dojścia do tamy. Wykonaj pomiary
gazów kopalnianych przed i za tamą. Podaj depresję na tamie.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) zapoznać się z materiałem teoretycznym dotyczącym obowiązujących zasad
przewietrzania przy pomocy pomocniczych urządzeń wentylacyjnych,
2) zabudować szkielet przegrody stawiając stojaki drewniane obite częściowe deskami,
3) obić przegrodę płótnem wentylacyjnym,
4) wykonać pomiary które podane są w treści ćwiczenia,
5) zaprezentować wykonaną pracę,
6) dokonać oceny poprawności wykonanego ćwiczenia.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
53
Wyposa\
enie stanowiska pracy:
 stojaki drewniane, deski, płótno wentylacyjne, gwoz
dzie,
 kilof górniczy, siekiera górnicza, młotek,
 literatura zgodna z tematem [14].
Ćwiczenie 3
Zabuduj wentylator lutniowy WLE 404 B/1, którego zadaniem będzie przewietrzenie
wyrobiska za pomocą wentylacji lutniowej tłoczącej. Połącz go za pomocą lutni elastycznej
z zabudowanym na skrzy\
owaniu wyrobiska kolankiem łączącym lutniociąg przewietrzający
to wyrobisko.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
2) zapoznać się z materiałem teoretycznym dotyczącym zasad budowy lutniociągów,
3) wykonać pomost roboczy,
4) podnieść wentylator (wa\
y 159 kg) na odpowiednią wysokość, za pomocą ciągarki BKS,
5) podwiesić go w sposób bezpieczny za pomocą łańcuchów technicznych do obudowy
(stropnicy) wyrobiska,
6) zwrócić uwagę na właściwy sposób zabudowy wentylatora z uwzględnieniem wymaganej
minimalnej odległości od skrzy\
owania jak i ze względu na kierunek przepływu
powietrza,
7) dobrać średnicę lutni do połączenia wentylatora z lutniociągiem,
8) połączyć starannie wentylator z kolankiem lutniociągu wyprowadzonego do przodka za
pomocą lutni elastycznej,
9) zaprezentować efekty swojej pracy,
10) dokonać oceny ćwiczenia.
Wyposa\
enie stanowiska pracy:
- wentylator, lutnie elastyczne, łańcuchy techniczne, szybkozłącza, zamki (łupki) łączące
łańcuchy skręcane na śruby, śruby,
- ciągarka BKS, pomost roboczy,
- literatura [14 ,18].
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
54
4.4.4. Sprawdzian postępów
Czy potrafisz:
Tak Nie
1) określić jakie wyrobiska mo\
na przewietrzać przez dyfuzję?
2) podać czy mo\
na przewietrzać za pomocą pomocniczych urządzeń
wentylacyjnych wyrobiska poziome w pokładach II kategorii
zagro\
enia metanowego o długości do 8 m?
3) wskazać, kiedy w pokładach metanowych, w wyrobiskach
przewietrzanych wentylacją lutniową prędkość powietrza mo\
e być
mniejsza ni\
0,3 m/s?
4) określić maksymalną odległość końca lutniociągu ssącego od czoła
przodka w pokładzie metanowym w przypadku urabiania węgla
kombajnem?
5) określić minimalną odległość zabudowy wentylatora lutniowego
tłoczącego od przewietrzanego wyrobiska?
6) wymienić ogólne zasady budowy lutniociągów?
7) wskazać lokalizację czujników metanomierzy kombajnowych?
8) wskazać miejsca zabudowy czujników metanowych w przodku
drą\
onym kombajnem z wentylacją kombinowaną?
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
55
4.5. Urządzenia klimatyczne
4.5.1. Materiał nauczania
Poziom zagro\
enia klimatycznego
Miarą zagro\
enia klimatycznego w odniesieniu do poziomu eksploatacyjnego jest, tak
zwany wskaz
nik klimatyczny określany wzorem
K= (tpg  td)/ (td  tp)
gdzie:
tpg  temperatura pierwotna skał na danym poziomie, [�C],
td  dopuszczalna temperatura w miejscu pracy, td = 28�C,
tp  temperatura powietrza na podszybiu poziomu, z którego doprowadza się powietrze świe\
e
do wyrobisk eksploatacyjnych i przygotowawczych, [�C].
W zale\
ności od wartości wskaz
nika klimatycznego (przy zało\
eniu, \
e temperatura
powietrza na podszybiu jest ni\
sza od temperatury dopuszczalnej) stopień zagro\
enia
klimatycznego definiuje [6] się następująco:
K< 0
- nie ma zagro\
enia klimatycznego,
0< K < 0,8 - istnieje niewielkie zagro\
enie klimatyczne, któremu mo\
na zapobiec,
przestrzegając głównych zasad racjonalnej wentylacji,
0,8< K<1,5 - istnieje du\
e zagro\
enie klimatyczne, które nale\
y zwalczać, stosując
w pierwszej kolejności wentylacyjne środki prewencji zagro\
enia
klimatycznego, a gdy te oka\
ą się niewystarczające, równie\
urządzenia
chłodnicze,
K >1,5 - istnieje bardzo du\
e zagro\
enie klimatyczne, dla zmniejszenia którego
nale\
y stosować urządzenia chłodnicze.
Wskaz
nik klimatyczny słu\
y jedynie do wstępnej oceny zagro\
enia klimatycznego.
Zdarzały się bowiem przypadki, \
e w wyrobiskach zlokalizowanych na poziomach
eksploatacyjnych o bardzo wysokim wskaz
niku klimatycznym (K>1,5) rzeczywista
temperatura powietrza znacznie ni\
sza od 28�C i odwrotnie na poziomach o niewielkim
wskaz
niku zagro\
enia klimatycznego rzeczywista temperatura w wyrobiskach przekraczała
28�C.
Procesy chłodnicze
Chłodzeniem nazywa się procesy odprowadzania ciepła lub wykonywania pracy
połączone z obni\
eniem temperatury ciała lub środowiska poni\
ej temperatury otoczenia
i utrzymania jej na tym poziomie. Ilość ciepła, którą mo\
e pochłonąć ciało chłodzące
w jednostce czasu decyduje o mocy chłodniczej (wydajności chłodniczej) danego procesu.
Proces chłodzenia mo\
e być naturalny lub sztuczny. Naturalny sposób obni\
ania temperatury
następuje drogą samorzutnej wymiany ciepła z otoczeniem przez wykorzystanie substancji
o temperaturze ni\
szej od temperatury otoczenia. Substancją taką mo\
e być np. lód wodny,
wodny roztwór soli. Sztuczne chłodzenie wymaga zastosowania urządzenia chłodniczego,
w którym czynnik termodynamiczny, krą\
ący w tym urządzeniu, pośredniczy w wymianie
ciepła między środowiskiem chłodzonym a otoczeniem.
Urządzenia chłodzące w kopalniach węglowych
Komplet urządzeń do schładzania powietrza w wyrobiska górniczych stanowią:
 chłodnica powietrza,
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
56
 agregat chłodniczy,
 chłodnica wyparna wody,
 podwójne rurociągi lub linie wę\
owe łączące powy\
sze urządzenia,
 wentylatory, lutnie.
Pośredni układ klimatyczny składa się z trzech obiegów, tj:
1) obieg parownika (woda chłodzona)  woda z agregatów chłodniczych jest kierowana
wę\
ami do chłodnicy powietrza lub w przypadku klimatyzacji grupowej preizolowanymi
rurociągami do chłodnic powietrza w rejonach, po opuszczeniu chłodnicy powietrza
woda powraca wę\
ami lub rurociągami do parownika agregatu chłodniczego,
2) obieg skraplacza (woda chłodząca)  woda ciepła ze skraplaczy agregatów chłodniczych
jest kierowana rurociągami (wskazane aby były preizolowane) do chłodnic wyparnych
wody, skąd po ochłodzeniu powraca rurociągami do skraplacza agregatu chłodniczego,
3) obieg czynnika chłodniczego (np. Freon 22)  czynnik chłodniczy odbiera ciepło
w parowniku od wody chłodzonej, a następnie po sprę\
eniu oddaje ciepło w skraplaczu
ulegając skropleniu do obiegu wody chłodzącej.
Chłodnice wyparne wody
Wylot
Wentylator
powietrza
tłoczący
ciepłego
Obieg skraplacza
z chłodnicy
Agregat
sprę\
ąrka
Skraplacz
Rozprę\
arka
Lub zawór
regulacyjny
Parownik
Obieg parownika
Wentylator tłoczący
Chłodnice powietrza
Rys. 28. Schemat ideowy urządzeń chłodniczych i trzech obiegów chłodziwa
Systemy klimatyzacji lokalnej w wyrobiskach chodnikowych
Urządzenia klimatyczne pracujące lokalnie to na ogół układ, gdzie agregat chłodniczy
i chłodnica powietrza zabudowane są w wyrobisku w miejscu, w którym chcemy obni\
yć
temperaturę powietrza a chłodnica wyparna wody jest poza rejonem. Chłodnica powietrza jest
w bliskiej odległości od agregatu chłodniczego a połączenie między niemi stanowi instalacja
wę\
owa, zapewniająca obieg parownika. Agregat chłodniczy z chłodnicą wyparną wody
połączony jest podwójną nitką rurociągów dla zapewnienia zamkniętego obiegu skraplacza.
Korzystne jest, aby rurociągi te były zbudowane z rur preizolowanych. Czasami w sytuacjach
awaryjnych, gdy nie mamy chłodnicy wyparnej wody lub brak jednej nitki rurociągu
wówczas wodę np. z rurociągu przeciwpo\
arowego kierujemy na skraplacz urządzenia
chłodniczego po czym kierujemy ją do zrobów lub do osadników.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
57
Chłodnicę wyparną wody łączymy z wentylatorem, którym wymuszamy przepływ
powietrza przez nią. Powietrze przepływając przez chłodnicę wyparną odbiera ciepło z wody,
podnosząc znacznie swoją temperaturę.
Wyznaczając lokalizację chłodnic wyparnych trzeba zapewnić w wyrobisku odpowiednią
ilość powietrza jak i jego odpowiednią temperaturę. Nale\
y liczyć się z przyrostem
temperatury powietrza w wyrobisku za chłodnicą wyparną. Nie mo\
e jednak, ona przekroczyć
33�C. Powietrze powinno ju\
być kierowane bezpośrednio do szybu wydechowego.
Stosując schładzanie w przodku z wentylacją zasadniczą tłoczącą, chłodnicę powietrza
wbudowuje się w trasę lutniociągu, przestrzegając zasad podanych w rozdziale 4.4.1.
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
obni\
a znacznie swoją temperaturę i ponownie miesza się z powietrzem płynącym do
przodka, powodując spadek temperatury powietrza w wyrobisku.
Przykład schładzania powietrza w wyrobisku z wentylacją ssącą
Wyrobisko o wybiegu 750 m w obudowie A
P10/V29/A przewietrzane jest wentylacją
ssącą, na którą składają się dwa wentylatory 1003/B połączone równolegle i lutniociąg
wykonany z lutni metalowych o średnicy 1000 mm. Od 600 m wyrobiska, licząc od wlotu
mamy wydatek powietrza 800 m3/min, jak równie\
przekroczenie temperatury powietrza
powy\
ej 28�C.
Wobec powy\
szego ustawiamy na 600 m wyrobiska agregat chłodniczy (np. DV 290),
który połączony jest z chłodnicą powietrza kilkumetrową instalacją wę\
ową. Przed chłodnicą
powietrza dajemy wentylator elektryczny lutniowy. Od strony wylotu mo\
emy zabudować
kilka lutni elastycznych, tak aby zapobiec gwałtownemu spadkowi temperatury w wyrobisku
za chłodnicą.
Przykładowy rozkład temperatur w drą\
onym kombajnem wyrobisku korytarzowym
przewietrzanym wentylacją ssącą z wykorzystaniem urządzenia chłodniczego DV  290:
 wlot do wentylatora  ts = 29�C,
 wlot do chłodnicy powietrza  ts = 33�C,
 wylot z chłodnicy powietrza  ts = 21oC,
 w lutniociągu chłodzącym  650 m , ts = 23�C, a na 730 m  ts = 26�C,
 w wyrobisku  650 m, ts = 25�C, a na 730 m  ts = 26�C.
Projektując sposób schładzania powietrza trzeba uwzględniać czynniki panujące ka\
dorazowo
w wyrobisku, takie jak temperatura pierwotna górotworu, postęp dobowy przodka, moce
zabudowanych urządzeń i maszyn, ilości powietrza jak i moce zainstalowanych urządzeń
chłodniczych.
Chłodzenie powietrza w rejonie ścian
Do schładzania powietrza w rejonie ścian mo\
na wykorzystywać chodnikowe urządzenia
chłodnicze. Urządzenia te ustawia się w chodnikach przyścianowych. Od chłodnic powietrza
ciągniemy lutniociągi w kierunku ściany, z mo\
liwością wprowadzania ich do ściany.
Chłodzenie powietrza w ścianach mo\
na, równie\
prowadzić przy wykorzystaniu
agregatów chłodniczych zabudowanych w chodniku przyścianowym (np. agregat chłodniczy
IDV  350 o mocy chłodniczej 350 kW), oraz ścianowych chłodniczek powietrza SPK  35
o mocy chłodniczej 35 kW. Chłodniczki powietrza budowane są w ścianie i łączone
z wentylatorami np. WLE  300. Ilość zabudowanych chłodniczek jak i ich wzajemne
odległości dobierane są do warunków panujących w ścianie.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
58
W tym przypadku agregat chłodniczy zabudowany jest w wyrobisku przyścianowym.
Połączenie z chłodniczkami powietrza zabudowanymi w ścianie realizowane jest za pomocą
instalacji wę\
owej lub w połączeniu z rurociągami.
Połączenie agregatu chłodniczego z chłodnicą wyparną wody jest za pomocą podwójnej
nitki rurociągów, wskazane jest aby, były wykonane z rur preizolowanych.
Przy stosowaniu chłodniczek ścianowych, trzeba uwzględniać średnicę jak i długość
układu wentylatora z chłodniczką ścianową SPK  35 (obejmuje dwa zestawy obudowy
w ścianie), w aspekcie zapewnienia w ścianie gabarytów przejść dla załogi. Pamiętać, trzeba
równie\
o utrzymaniu w prawidłowym stanie wę\
owej instalacji obiegowej skraplacza, jak
i o zapewnieniu prawidłowej instalacji elektrycznej dla zasilania wentylatorków.
Klimatyzacja grupowa
W kopalniach o du\
ym zagro\
eniu klimatycznym korzystne jest stosowanie klimatyzacji
grupowej (poziomowej, rejonowej), polegającej na tym, \
e na poziomie zabudowuje się
agregaty chłodnicze o du\
ej 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.
A
ączna moc chłodnicza zainstalowanych urządzeń jest z reguły powy\
ej 2 MW. Woda
w obiegu parownika, opuszczając urządzenie chłodnicze ma temperaturę ok. 3�C i kierowana
jest rurociągami preizolowanymi do chłodnic powietrza zabudowanych w rejonie przodków
lub ścian. Średnice tych rurociągów są w przedziale od 100 mm do 200 mm. Powracająca
woda z chłodnic powietrza ma temperaturę ok.16,5�C. Rurociągi, którymi powraca woda do
agregatu chłodniczego często nie są ju\
wykonane z rur preizolowanych.
W kopalniach stosujących klimatyzację grupową np.  Zofiówka ,  Jas Mos ,  Borynia
stosuje się chłodnice powietrza DV  290k i CP 300. Moc chłodnicza tych chłodnic wynosi
ok. 300 kW.
Dla przykładu w kopalni  Borynia stosującej klimatyzację grupową pracują 2 agregaty
chłodnicze o mocy 2 MW i 1 MW (sumarycznie 3MW), z którymi połączonych jest 10
chłodnic powietrza (6 chłodnic DV 290k i 4 chłodnice CP 300).
Woda wypływająca z agregatu chłodniczego w obiegu skraplacza o temperaturze
ok. 40�C kierowana jest rurociągiem do chłodnicy wyparnej wody, gdzie po obni\
eniu jej
temperatury do ok. 30� powraca rurociągiem do agregatu chłodniczego. Obni\
enie
temperatury wody w chłodnicy wyparnej wody spowodowane jest przejęciem ciepła przez
powietrze przepływające przez chłodnicę wyparna. W wyniku czego, temperatura powietrza
w wyrobisku za chłodnicą wyraz
nie wzrasta.
Klimatyzacja centralna
Klimatyzacja centralna w kopalniach polega na tym, \
e na dole kopalni w miejscach
o zagro\
eniu klimatycznym budowane są chłodnice powietrza. Agregaty chłodnicze o du\
ej
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. Obieg wody jest praktycznie zamknięty.
Klimatyzacja centralna stosowana w kopalni  Pniówek [10], polega na tym, \
e
urządzenia chłodnicze są na powierzchni. Woda o temperaturze 1,5�C po opuszczeniu
urządzenia chłodniczego sprowadzana jest rurociągiem preizolowanym o średnicy 300 mm na
poziom 830 m, do trójkomorowego podajnika cieczy Siemag. Natomiast powrotna woda
z poziomu 830 m na powierzchnię do agregatu chłodniczego transportowana jest
nieizolowanym rurociągiem o średnicy 300 mm.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
59
Na poziomie 830 m utworzona została sieć niskociśnieniowych izolowanych rurociągów
rozprowadzających zimną wodę do chłodnic powietrza rozmieszczonych w rejonach
eksploatacyjnych. Drogę powrotną od chłodnic powietrza do trójkomorowej śluzy
ciśnieniowej stanowią nieizolowane rurociągi, które poprzez dodatkowy odbiór ciepła od
płynącego powietrza do rejonów eksploatacyjnych chłodzą powietrze. Chłodzenie powietrza
w wyrobisku eksploatacyjnym realizowane jest przez umieszczenie baterii chłodnic
połączonych równolegle przed wlotem do ściany i wraz z postępem ściany muszą być
przebudowywane.
Urządzenia chłodnicze układu klimatyzacji centralnej osiągnęły zadawalające parametry
pracy. W przypadku dostatecznie wysokiej temperatury wody powrotnej, przekraczającej
18�C, ziębiarki uzyskują wydajność chłodniczą 5 MW, a nawet wy\
szą. Moc chłodnicza
dostarczana jest do klimatyzowanych wyrobisk siecią izolowanych cieplnie rurociągów, za
pośrednictwem zimnej wody o temperaturze 3 4�C. Niskie wartości temperatur wody na
wlocie do chłodnic powietrza świadczą o dobrej jakości izolacji cieplnej. Du\
e opory
hydrauliczne stawiane przez długie odcinki rurociągów o najmniejszej średnicy, równej
100 mm powodują znaczne straty ciśnienia i wywierają niekorzystny wpływ na wydatki
zimnej wody dopływającej do niektórych rejonów kopalni.
4.5.2. Pytania sprawdzające
Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.
1. Jakie temperatury uwzględniamy przy obliczaniu wskaz
nika klimatyzacji dla kopalń?
2. Co to oznacza, gdy wartość wskaz
nika klimatycznego przekracza 1,5?
3. W jakich wyrobiskach budujemy chłodnice wyparne wody?
4. Z czym nale\
y się liczyć, w miejscu zabudowy chłodnicy wyparnej wody?
5. Gdzie lokalizujemy chłodnice powietrza?
6. W jaki sposób wymuszamy przepływ powietrza, przez chłodnicę powietrza zabudowaną
w wyrobisku, gdzie chcemy obni\
yć temperaturę powietrza?
7. Jak rozmieszczamy urządzenia do schładzania powietrza w wyrobiskach w wyrobiskach
przewietrzanych wentylacją lutniową ssącą, agregat chłodniczy DV 290, chłodnice
powietrza i chłodnicę wyparną wody?
8. Jaki jest obieg czynnika chłodniczego (Freonu) w agregacie chłodniczym?
9. Na czym polega klimatyzacja grupowa?
10. Jak realizowany jest obieg parownika (wody chłodzonej) przy klimatyzacji grupowej?
4.5.3. Ćwiczenia
Ćwiczenie 1
Wyznacz wskaz
niki klimatyczne dla podanych temperatur:
a) tpg =25�C, tp =21�C,
b) tpg = 30�C, tp = 22�C,
c) tpg = 38�C, tp = 22,5�C.
Określ jakie nale\
y podejmować działania dla minimalizacji zagro\
enia klimatycznego
dla warunków podanych w poszczególnych punktach a, b, c
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) zapoznać się z materiałem dotyczącym zwalczania zagro\
enia klimatycznego,
2) wykonać obliczenia,
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
60
3) dokonać oceny wskaz
nika i wskazać kierunki działania dla minimalizacji zagro\
enia,
4) zaprezentować wynik swojej pracy,
5) ocenić ćwiczenie.
Wyposa\
enie stanowiska pracy:
- literatura [6, 9, 10],
- zeszyt, przybory do pisania.
Ćwiczenie 2
Zaprojektuj, wyznacz miejsce ustawienia urządzenia chłodniczego DV 290, chłodnicy
powietrza i wentylatora WLE 804 B/1 o wydajności nominalnej 6,8 m3/s, w drą\
onym
wyrobisku korytarzowym przewietrzanym wentylacją ssącą. Docelowa długość wyrobiska
600 m, pozostało jeszcze do wykonania 100 m. Przekrój wyrobiska na całym wybiegu wynosi
12 m2.
Rozkład temperatur prędkości powietrza bez stosowania schładzania jest następujący:
- 400 m  ts = 28�C, v = 0,9 m/s,
- 450 m  ts = 29�C, v = 0,85 m/s,
- 500 m  ts = 29,8�C. v =0,8 m/s.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) przypomnieć jakie warunki klimatyczne powinny być na stanowisku pracy,
2) wyznaczyć miejsce zabudowy urządzeń klimatycznych,
3) określić sposób wykonania instalacji do obiegu skraplacza (wody chłodzącej),
4) zaznaczyć na schemacie przestrzennym lokalizacje chłodnicy powietrza i chłodziarki,
5) zaznaczyć na schemacie miejsce zabudowy wentylatora,
6) sprawdzić czy ilość powietrza w wyrobisku jest wystarczająca do zabudowy wentylatora
pomocniczego podanego w treści ćwiczenia,
7) zaprezentować efekty swojej pracy,
8) dokonać oceny ćwiczenia.
Wyposa\
enie stanowiska pracy:
- katalogi lub prospekty urządzeń chłodniczych, wentylatorów lutniowych, lutni,
- literatura,
- kartki papieru, przybory do rysowania.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
61
4.5.4. Sprawdzian postępów
Czy potrafisz:
Tak Nie
1) określić warunki klimatyczne, w których obowiązuje 6 godzinny czas
pracy licząc ze zjazdem i wyjazdem?
2) omówić, jak realizowany jest obieg skraplacza (wody chłodzącej)
przy klimatyzacji grupowej?
3) określić, w jaki sposób mo\
emy schładzać powietrze w ścianach?
4) określić warunki muszą być spełnione, aby w zasadniczy lutniociąg
tłoczący wpiąć chłodnicę powietrza?
5) wskazać, czemu w kopalni  Pniówek , gdzie stosowana jest
klimatyzacja centralna rurociągi z wodą powracającą z przodkowych
chłodnic powietrza nie są preizolowane?
6) określić gdzie mogą być budowane chłodniczki SPK-35?
7) określić do czego słu\
y chłodnica wyparna wody?
8) określić, na czym polega klimatyzacja centralna?
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
62
5. SPRAWDZIAN OSI
GNI
Ć
INSTRUKCJA DLA UCZNIA
1. Przeczytaj uwa\
nie instrukcję zanim zaczniesz rozwiązywać zadania.
2. Podpisz imieniem i nazwiskiem kartę odpowiedzi.
3. Zapoznaj się z zestawem zadań testowych.
4. Test zawiera 20 zadań o ró\
nym stopniu trudności, dotyczących przewietrzania kopalń.
Zadania zawierają cztery odpowiedzi, z których tylko jedna jest poprawna.
5. Udzielaj odpowiedzi tylko na załączonej karcie odpowiedzi, stawiając w odpowiedniej
rubryce znak X. Jeśli uznasz, \
e pomyliłeś się i wybrałeś nieprawidłową odpowiedz
, to
zaznacz ją kółkiem, a następnie ponownie zaznacz znakiem X odpowiedz
prawidłową.
6. Pracuj samodzielnie, bo tylko wtedy będziesz mógł sprawdzić poziom swojej wiedzy.
7. Kiedy udzielenie odpowiedzi będzie Ci sprawiało trudność, wtedy odłó\
jego rozwiązanie
na póz
niej i wróć do niego, gdy zostanie Ci czas wolny.
8. Na rozwiązanie testu masz 30 min.
Powodzenia!
ZESTAW ZADAC
TESTOWYCH
1. Jakie własności ma dwutlenek węgla C02?
a) Bezbarwny, bez zapachu, palny, duszący, znacznie cię\
szy od powietrza.
b) Ciemnoszary, bez smaku, palny, duszący, cię\
szy od powierza.
c) Bezbarwny, bez zapachu, bez smaku, niepalny, duszący, cię\
szy od powietrza, przy
większych stę\
eniach kwaskowaty.
d) Bezbarwny, bez zapachu, trujący, palny, cię\
szy od powietrza.
2. Jakie własności ma tlenek węgla CO? Jest to gaz bezbarwny
a) bez zapachu, bez smaku, silnie trujący, palny, wybuchowy.
b) bez zapachu, w większych stę\
eniach kwaskowaty, trujący, niepalny.
c) bez zapachu, niepalny, silnie trujący, dopuszczalne stę\
enie 20 ppm.
d) cię\
szy od powietrza, silnie trujący, niewybuchowy.
3. Która grupa gazów zaliczana jest w całości do gazów trujących?
a) Wodór, metan, tlenek węgla, siarkowodór, azot.
b) Siarkowodór, tlenek węgla, dwutlenek siarki, dwutlenek azotu.
c) Butan, metan, dwutlenek węgla, węglowodory aromatyczne, siarkowodór.
d) Dwutlenek węgla, dwutlenek siarki, dwutlenek azotu, tlenek węgla.
4. Katatermometr, to termometr
a) rtęciowy do pomiarów temperatury górotworu w zakresie od 25�C do 60�C, ą0,2�C.
b) alkoholowy na którym oznaczono tylko temperaturę 35�C i 38�C.
c) alkoholowy o zakresie pomiarowym od 0�C do 100�C, z dokładnością pomiaru
ą0,2�C.
d) rtęciowy o zakresie pomiarowym od 20�C do 100�C, z dokładnością pomiaru
ą0,2�C.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
63
5. Psychrometrem Assmana wykonujemy pomiary
a) prędkości powietrza i temperatury suchej w wyrobiskach dołowych.
b) temperatury suchej i wilgotnej powietrza kopalnianego.
c) prędkości powietrza i ciśnienia w wyrobiskach dołowych.
d) ciśnienia powietrza w wyrobiskach dołowych.
6. W polach metanowych, w wyrobiskach korytarzowych prędkość powietrza
a) nie powinna być mniejsza ni\
0,2 m/s i nie większa ni\
12 m/s.
b) nie mniejsza ni\
0,3 m/s i nie większa ni\
8 m/s.
c) nie mniejsza ni\
0,15 m/s i nie większa ni\
5 m/s.
d) nie mniejsza ni\
0,15 m/s, pod warunkiem zapewnienia właściwego składu
powietrza.
7. Normalny prąd powietrza, to prąd
a) którego kierunek zale\
y od oporu bocznic sąsiednich.
b) którego kierunek nie zale\
y od oporu bocznic sąsiednich.
c) prąd powietrza płynący od węzła o niwelacji wy\
szej do ni\
szej.
d) łączący prąd powietrza świe\
ego z prądem powietrza zu\
ytego.
8. 1 Budryk = 1 Bd = 1 Ns2/m8 , jest jednostką
a) spadku potencjału izentropowego w bocznicy wyrobiska.
b) oporu wyrobiska.
c) natę\
enia przepływu powietrza w wyrobisku górniczym.
d) ciśnienia powietrza w wyrobiskach górniczych.
9. Urządzenia do rewersji powietrza nale\
y utrzymywać w stanie umo\
liwiającym jej
wykonanie w czasie nie dłu\
szym ni\

a) 5 minut.
b) 10 minut.
c) 20 minut.
d) 30 minut.
10. Nadpro\
e nad otworem komunikacyjnym w tamach murowych nale\
y wykonywać
a) z desek o minimalnej grubości 20 mm.
b) z bali o grubości 50 mm.
c) z belek drewnianych o przekroju kwadratowym.
d) ze stali profilowej lub betonu zbrojonego.
11. Dojścia do tam izolacyjnych w pokładach metanowych mo\
na przewietrzać przez
dyfuzję pod warunkiem, \
e odległość jej od opływowego prądu powietrza
a) nie mo\
e być większa ni\
1 m.
b) nie mo\
e być większa ni\
2 m.
c) nie mo\
e być większa ni\
3 m.
d) nie wolno przewietrzać przez dyfuzję.
12. Tamy kompensacyjne buduje się
a) na głównych drogach przewozowych.
b) w celu zmniejszenia ró\
nicy ciśnień na tamach izolacyjnych.
c) w wyrobisku łączących szyb wdechowy z szybem wydechowym.
d) w wyrobiskach stanowiących krótkie spięcia w rejonach o du\
ym zagro\
eniu
po\
arowym.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
64
13. Tamy bezpieczeństwa bez drzwi z zapasem materiału potrzebnego do ich zamknięcia
budujemy
a) w prądach wlotowych i wylotowych komór przyszybowych.
b) w grupowych prądach powietrza świe\
ego.
c) na wszystkich poziomach szybów wydechowych.
d) na wszystkich poziomach szybów wdechowych.
14. Je\
eli prowadzimy oddymianie wyrobisk, to tamę zasadniczą stawiamy
a) na wlocie do wyrobiska w którym mamy po\
ar.
b) w wyrobiskach, którymi dopływają do nas dymy.
c) jako pierwszą tamę na podszybiu szybu wdechowego.
d) w wyrobisku, którym dopływają dymy do szybu wydechowego.
15. W polach niemetanowych, wyrobiska poziome mo\
emy przewietrzać za pomocą
przegrody wentylacyjnej o długości do
a) 5 m.
b) 15 m.
c) 20 m.
d) 10 m.
16. W polach niemetanowych i niezagro\
onych wyrzutami gazów i skał odległość końca
lutniociągu od czoła przodka nie powinna być większa ni\

a) 8 m.
b) 10 m.
c) 12 m.
d) 15 m.
17. W polach metanowych przewietrzanych wentylacją ssącą koniec lutniociągu od czoła
przodka nie powinien być w odległości większej ni\
:
a) 2 m.
b) 4 m.
c) 6 m.
d) 8 m.
18. Obieg skraplacza, wody chłodzącej realizowany jest pomiędzy
a) chłodnicą powietrza a chłodnicą wyparną wody.
b) chłodnicą powietrza a agregatem chłodniczym.
c) agregatem chłodniczym a chłodnicą wyparną wody.
d) chłodnicą wyparną, chłodnicą powietrza i agregatem chłodniczym.
19. Wska\
, w którym wyrobisku najlepiej jest zainstalować chłodnicę wyparną wody
a) przekop wentylacyjny do szybu wydechowego w którym płynie 2200 m3/min
powietrza, o temperaturze 27�C.
b) w chodniku wentylacyjny, w którym wydatek powietrza wynosi 400 m3/min, a jego
temperatura wynosi 30�C.
c) w wyrobisku doprowadzającym powietrze do ściany.
d) w przodku drą\
onego wyrobiska korytarzowego gdzie temperatura sucha przekracza
28�C.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
65
20. Klimatyzacja centralna polega na tym, \
e chłodnice powietrza budowane są w miejscach
gdzie występuje zagro\
enie klimatyczne, a
a) agregaty chłodnicze budowane są na wlotach do rejonów.
b) agregaty chłodnicze i chłodnice wyparne wody instalowane są w rejonie podszybia.
c) agregaty chłodnicze budowane są na wlotach do rejonów a chłodnice wyparne wody
w pobli\
u szybów wydechowych.
d) woda zimna do chłodnic powietrza sprowadzana jest rurociągami z powierzchni
i równie\
jest odprowadzana rurociągami na powierzchnie.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
66
KARTA ODPOWIEDZI
Imię i nazwisko................................................................................................
Przewietrzanie kopalń
Zakreśl poprawną odpowiedz

Nr
Odpowiedz
Punkty
zadania
1. a b c d
2. a b c d
3. a b c d
4. a b c d
5. a b c d
6. a b c d
7. a b c d
8. a b c d
9. a b c d
10. a b c d
11. a b c d
12. a b c d
13. a b c d
14. a b c d
15. a b c d
16. a b c d
17. a b c d
18. a b c d
19. a b c d
20. a b c d
Razem:
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
67
6. LITERATURA
1. Chudek M., Wilczyński S., śyliński R.: Podstawy górnictwa. Wydaw.  Śląsk Katowice
1979
2. Firganek B. (red.) Zagro\
enia naturalne w kopalniach. Sposoby prognozowania,
zapobiegania i kontroli. Wydaw.  Śląsk . Katowice 1983.
3. Frycz A., Kozłowski B.: Przewietrzanie kopalń metanowych. Wydaw. Śląsk Katowice
1979
4. Frycz A.: Klimatyzacja kopalń. Wydaw.  Śląsk Katowice 1981.
5. Gawliczek J.: Ratownictwo górnicze w kopalniach głębinowych. Wydaw.  Śląsk ,
Katowice 2000
6. Knechtel J.: Prace Naukowe GIG, Nr 835. Zagro\
enia klimatyczne w polskich
kopalniach. Wydaw. GIG, Katowice 1998
7. Maciejasz Z., Kruk F.: Po\
ary podziemne w kopalniach. Wydaw.  Śląsk Katowice 1977
8. Metody zwalczania zagro\
enia temperaturowego w kopalniach Jastrzębskiej Spółki
Węglowej S.A. Biblioteka Szkoły Eksploatacji Podziemnej, seria Wykłady nr 30.
Kraków 2006
9. Polskie Normy: PN 73/G  60101
10. Poradnik górnika. Praca zbiorowa. Wydaw.  Śląsk , Katowice 1982
11. Rozporządzenie Ministra Gospodarki z dnia 12 czerwca 2002 roku w sprawie
ratownictwa górniczego (Dz. U. Nr 94 poz. 838)
12. Rozporządzenie Ministra Gospodarki z dnia 28 czerwca 2002 r. w sprawie
bezpieczeństwa i higieny pracy, prowadzenia ruchu oraz specjalistycznego
zabezpieczenia przeciwpo\
arowego w podziemnych zakładach górniczych (Dz. U. Nr
139. poz.1169 z dnia 2 września 2002r) z póz
niejszymi zmianami
13. Rozporządzenie Ministra Pracy i Polityki Społecznej z dnia 29 listopada 2002 r.
w sprawie najwy\
szych dopuszczalnych stę\
eń i natę\
eń czynników szkodliwych dla
zdrowia w środowisku pracy (Dz. U. Nr 217 poz. 1833) z póz
niejszymi zmianami
14. Sposoby wykonywania tam izolacyjnych przeciwwybuchowych. CSRG., Bytom. 2002
15. Strumiński A.: Zwalczanie po\
arów podziemnych w kopalniach. Wydaw. Zakład
Narodowy im. Ossolińskich. Wrocław 1987
16. Ustawa z dnia 4 lutego 1994 roku. Prawo Geologiczno i górnicze (Dz. U. Nr 27, poz. 96)
Stan prawny  1 maja 2004 r.
17. Wacławik J., Cygankiewicz J., Knechtel J.: Warunki klimatyczne w kopalniach
głębokich. Wydaw. IGSMiE PAN. Kraków 1998.
18. Załączniki do Rozporządzenia Ministra Gospodarki w sprawie bezpieczeństwa i higieny
pracy, prowadzenia ruchu oraz specjalistycznego zabezpieczenia przeciwpo\
arowego
w podziemnych zakładach górniczych z dnia 9 czerwca 2006r. (Dz. U. Nr 124. poz. 863)
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
68