Wstęp teoretyczny

Powietrze atmosferyczne jest mieszaniną gazów i par o zróżnicowanej zawartości chemicznej poszczególnych gazów. Typowy skład powietrza suchego jest następujący:

gaz	zawartość [% obj.]	zawartość [% wag.]
azot	78,09	75,51
tlen	20,95	23,15
argon	0,932	1,28
dwutlenek węgla	0,033	0,046
neon	0,0018	0,00125
hel	0,00052	0,000072
metan	0,00015	0,00009

Ilość pary wodnej waha się od 0,8% do 2,5%.

Gazy wydzielające się w kopalni, są wynikiem:

• Wydzielania się gazów ze złoża i skał otaczających

• Powstawania w czasie pożarów, wybuchów metanu i pyłu węglowego

• Powstawania przy robotach strzelniczych, pracy silników spalinowych

• Powstawania radonu przy rozpadzie radioaktywnych pierwiastków występujących w złożu i skałach

Gazy dzielą się na:

• trujące (CO, H₂S, NO₂, SO₂),

• duszące (CO₂),

• obojętne (O2, N₂, H₂, C_xH_y, CH₄),

• wybuchowe (CO, H₂S, H₂, C_xH_y, CH₄).

Nazwa gazu	Granica wybuchowości %	Temperatura zapłonu ^0C
Tlenek węgla CO	12,5 ÷ 74	609
Siarkowodór H2S	4 ÷ 46	290
Metan CH4	5 ÷ 15	650
Wodór H2	4 ÷ 72	530
Etan C2H6	3,2 ÷ 15	548
Propan C3H8	2,4 ÷ 7,4	514
Butan C4H10	1,5 ÷ 6,5	489
Pentan C5H12	1,45 ÷ 6,5	518
Etylen C2H4	3 ÷ 34	542
Acetylen C2H2	2,5 ÷ 81	406

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

Najwyższe Dopuszczalne Stężenie Pułapowe (NDSP) - wartość stężenia, która ze względu na zagrożenie zdrowia lub życia pracownika nie może być w środowisku pracy przekroczona w żadnym momencie.

Najwyższe Dopuszczalne Stężenie Chwilowe (NDSCh) - wartość średnia stężenia, które nie powinno spowodować ujemnych zmian w stanie zdrowia pracownika, jeżeli występuje
w środowisku pracy nie dłużej niż 15 minut i nie częściej niż 2 razy w czasie zmiany roboczej, w odstępstwie nie krótszym niż 1 godzina;

Cel ćwiczenia:

Celem ćwiczenia jest dokładne zapoznanie się z budową i zasadą pracy przyrządów służących do pomiaru składników gazowych w mieszaninie gazowo-powietrznej z techniką prawidłowego przeprowadzania pomiaru danego składnika mieszaniny gazów.

Powietrzem kopalnianym nazywamy mieszaninę gazów i par ,która wypełnia podziemne wyrobiska górnicze, niezależnie od składu chemicznego tej mieszaniny. Powietrze sprowadzone szybami wdechowymi do podziemnych wyrobisk górniczych ma skład chemiczny taki, jak powietrze atmosferyczne .W czasie przepływu powietrza przez podziemne wyrobiska jego skład chemiczny może ulegać znacznym zmianom w stosunku do pierwotnego składu. Zazwyczaj następuje obniżenie zawartości tlenu w powietrzu, zwiększa się zawartość dwutlenku węgla, a także mogą pojawić się gazy: metan, tlenek węgla, tlenki azotu, siarkowodór, tlenki siarki i inne.

Wyniki:

Na stanowisku laboratoryjnym „gazy” dokonano pomiaru zawartości metanu (CH₄) przy pomocy metanomierza „Riken”, „Szi-3” i metanomierza żarowego oraz zawartości dwutlenku węgla (CO₂) i tlenku węgla (CO) przy pomocy rurek wskaźnikowych.

Uzyskano następujące wyniki:

Lp.	Nazwa gazu i wzór chemiczny	Wyniki pomiarów metanomierzem
				Riken		Szi 3		VM-1p		Rurka wskaźnikowa 2%
				[ % ]		[ % ]		[ % ]		[ mg/l ]
				komora I	komora II	komora I	komora II	komora I	komora II	komora I
1	Metan CH4	2,25	3,5	3,0	2,25	1,25	1,125	-
2	Metan i dwutlenek węgla CH4+CO2	4,1	3,75	1,0	3,6	1,7	1,4	-
3	Dwutlenek węgla CO2	1,85	0,25	-	-	-	-	36,7
4	Tlenek węgla CO	0,0069	0,0077	0,0071	0,0078	-	-	-

Na stanowisku pomiarowym znajdują się dwa zbiorniki mieszanin gazowo-powietrznych
o różnym składzie gazowym, które są odpowiednio przygotowywane przed rozpoczęciem każdych kolejnych ćwiczeń laboratoryjnych. Mierzono procentową zawartość poszczególnych składników gazowych w mieszaninie gazowo-powietrznej za pomocą przyrządów:

• metanomierz Riken,

• metanomierz Szi-3,

• metanomierze żarowe: Vm - 1p, M - 1Ca, VM - 1m

• rurki wskaźnikowe do oznaczania procentowej zawartości CO₂

Wnioski

1. W przypadku pomiarów stężenia metanu (CH₄) metanomierzami typu Szi-3 oraz Riken w obydwu komorach, żaden z pomiarów nie przekroczył dolnej granicy wybuchowości w warunkach normalnych, wynoszącej 5 - 6%. Pomierzone stężenie nie przekracza 3,5%, więc w tym przypadku w warunkach normalnych metan
   z powietrzem nie stanowi mieszaniny wybuchowej.

2. W przypadku pomiarów stężenia CO₂ w obydwu komorach metanomierzem Riken, żadna z wartości nie przekracza wartości 2%, przy której występują zaburzenia
   w czynnościach oddechowych.

3. W przypadku tlenku węgla (CO) wyniki pomiarów wykazały, że wartości pomierzone przekraczają ponad 3-krotnie NDS dla CO, natomiast wartości te są niższe od maksymalnej wartości NDSCh dla CO. W takim wypadku należy wycofać załogę
   z miejsca pracy i zwiększyć intensywność przewietrzania.

---