Zagrożenia naturalne w górnictwie

•zagrożenie tąpaniami

•zagrożenie zawałami

•zagrożenie gazowe

•zagrożenie pożarowe

•zagrożenie pyłowe

•zagrożenie wodne

•zagrożenie klimatyczne

•zagrożenie radiacyjne

Tąpnięcie jest dynamicznym rozładowaniem energii potencjalnej sprężystości skał połączone z wyrzuceniem materiału skalnego do wyrobiska, lub zniszczeniem jego obudowy. Zagrożenie sejsmiczne i tąpaniami występuje w większości polskich kopalń węgla kamiennego. Na jego stan wpływa wiele czynników, z których najważniejsze to:

•grube monolityczne warstwy piaskowców o dużej wytrzymałości na jednoosiowe ściskanie (60-150 MPa) występujące w stropach pokładów,

•zaszłości eksploatacyjne w postaci resztek i krawędzi pokładów,

•tektonika pierwotna i wtórna złoża,

•eksploatacja resztkowych partii pokładów,

•głębokość prowadzenia robót górniczych i wynikające stąd ciśnienie górotworu,

•naturalna skłonność węgla do tąpań (tąpliwość układu strop -pokład -spąg).

Skutki tąpnięcia w masywie:

•skruszenie i wyrzucenie skał do wyrobiska ,

•drgania(falowanie górotworu),

•zjawiska akustyczne,

•zeszczelinowanie górotworu .Skutki tąpnięcia w wyrobisku:

•uszkodzenie (zniszczenie) obudowy,

•zawały wyrobisk (na skutek uszkodzenia obudowy),

•gwałtowne zaciskanie wyrobiska (nadmierne dynamiczne i statyczne obciążenie obudowy).

•zapylenie wyrobisk (na skutek poderwania podmuchem pyłu osadzonego oraz pyłu w wyniku wyrzucenia węgla i/lub skał, zeszczelinowania pokładu ,

•sprężenie i podmuch powietrza (na skutek gwałtownego zaciskania wyrobiska).

Inneskutki/ konsekwencje tąpnięcia:

•znaczącywzrostzawartościmetanuwwyrobisku,zachodzącywwynikuzaciskaniazrobówiwypychanieznichCH4,

•odsłonięciapłaszczyznwgórotworzenaskutekzeszczelinowaniaiutworzeniadrógprzepływumetanu,

•wzrost zagrożenia pożarowego ( np. wybuch metanu),

•wzrost zagrożenia wodnego (wdarcia wody),

•zakłócenie systemu przewietrzania

Rodzaje stąpnięć Górnicze- związane z aktualnie prowadzoną bądź dokonaną działalnością górniczą,

Tektoniczne -związane są z aktywnymi strefami tektonicznymi ,a wywołującej zjawiska mają charakter trzęsień Ziemi. Zatem występują w miejscach czynnych tektonicznie.

Przyczyny występowania tąpań

Naturalne:

•duże pierwotne ciśnienie górotworu,

•grubowarstwowa budowa górotworu,

•naturalna kłonność do tapań węgla(skał).Techniczne:

•lokalna(eksploatacyjna)koncentracja naprężęń,

•nadmierna koncentracja produkcji,

•skrępowana eksploatacja,

•skrępowana profilaktyka,

•nadmierne rozcięcia pokładu(złoża).Organizacyjne:

•niedoinwestowanie kopalń,

•błędy wykonania profilaktyki,

•błędy wykonania robót,

•braki w szkoleniu, rozprężenie dyscypliny.

Prawidłowo zaprojektowana profilaktyka tąpaniowa uwzględnia:

•ocenę przyczyn, źródeł i stanu zagrożenia,

•dobór metody (metod )zwalczani alub ograniczania zagrożenia,

•realizację przyjętej metody (metod)profilaktyki,

•kontrolę skuteczności zastosowanej profilaktyki.

Ocenę stanu zagrożenia tąpaniami

w wyrobiskach górniczych przeprowadza się metodą kompleksową w skład której wchodzą następujące metody szczegółowe :rozeznania górniczego, sejsmologiczna, sejsmoakustyczna ,wierceń małośrednicowych. Dopuszczone są również do stosowania w uzasadnionych przypadkach, wchodzące w skład metody kompleksowej, inne metody określania stanu zagrożenia tąpaniami, a mianowicie:-metoda wzbudzonej aktywności sejsmoakustycznej-metoda sejsmiczna,-metoda elektrooporowa,-metoda grawimetryczna,-metoda tensometryczna,-metoda konwergencji,-metody analityczne

Pojęcia podstawowe

Wstrząs górotworu -wyładowanie energii nagromadzonej w górotworze, objawiające się drganiem górotworu i zjawiskami akustycznymi, nie powodujące pogorszenia funkcjonalności wyrobisk i bezpieczeństwa ich użytkowania. Zjawisko odprężenia w wyrobisku -zjawisko dynamiczne spowodowane wstrząsem górotworu, w wyniku którego wyrobisko lub jego odcinek uległo uszkodzeniu nie powodującemu jednak utraty jego funkcjonalności lub pogorszenia bezpieczeństwa jego użytkowania. Zagrożenie tąpaniami -możliwość wystąpienia tąpnięcia w rezultacie niekorzystnych warunków górniczo-geologicznych w wyrobisku lub jego otoczeniu.

Skłonność górotworu i skał do tąpań -zdolność dokumulowania energii w górotworze lub skałach i nagłego jej wyzwolenia w momencie zmiany lub zniszczenia ich struktury. Odprężenie partii złoża (pokładu) -dokonanie takich zabiegów technicznych w partii złoża lub jego sąsiedztwie, w szczególności eksploatacja sąsiednich pokładów lub wykonanie strzelań powodujących destrukcję górotworu, których skutkiem jest pozbawienie tej partii złoża zdolności do kumulowania energii lub obniżenia tej zdolności.

Zawał górniczy, nagłe oberwanie się stropu nad podziemnym wyrobiskiem górniczym. Zawały poprzedzone są zwykle tąpnięciami. Niekiedy powodują powstanie zapadlisk na powierzchni Ziemi. Są bardzo groźne dla życia górników. Chroni się przed nimi kopalnie przez wykonywanie obudowy górniczej. Podział górotworu pod względem skłonności do wystąpienia w nim zawału: klasa „a” -górotwór stateczny klasa „b” -górotwór słabo stateczny klasa „c” -górotwór nie stateczny

Pożary podziemne są zaliczane do największych zagrożeń górniczych, gdyż wielokrotnie były powodem tragicznych katastrof górniczych. Przez pożar podziemny rozumie się występowanie w wyrobisku podziemnym otwartego ognia, tj. żarzącej lub palącej się płomieniem otwartym substancji, jak również utrzymywanie się w powietrzu kopalnianym dymów lub utrzymywanie się w przepływowym prądzie powietrza stężenia tlenku węgla powyżej 0,0026%.

W górnictwie podziemnym wyróżnia się dwa rodzaje pożarów:

•egzogeniczne -powstałe z przyczyn zewnętrznych,

•endogeniczne -powstałe z przyczyn wewnętrznych, tj. wskutek samozapalenia węgla.Pożary podziemne dzieli się też na;

•otwarte -z otwartym płomieniem,

•ukryte -bez otwartego płomienia Pożary egzogeniczne mogą być wywołane:

•otwartym płomieniem,

•wadliwym działaniem urządzeń elektrycznych lub mechanicznych,

•wybuchami gazu lub pyłu,

•wadliwym prowadzeniem robót strzelniczych.

Czynniki stwarzające zagrożenie podczas pożarów

Niedomiar tlenu

17%tlenu -zmniejsza się wydajność mięśni

10-14% tlenu człowiek zachowuje przytomność , mogą wystąpić zaburzenia myślowe

6-8% wystąpienie zaburzeń oddechowych i śmierć przez uduszenie w ciągu około 6 minut Płomień -Oparzenia:

kontakt z płomieniem, ciepło wypromieniowane przez płomień

bezpośrednie oddziaływanie na skórę płomienia o temperaturze powyżej 65oC przez okres 1s

promieniowania cieplnego powyżej 3 Wcm-2Ciepło

gorące powietrze i gazy pożarowe -przyczyna oparzeń, udaru cieplnego, odwodnienia

temperatura gazów około 150oC jest uważana za najwyższą, w której możliwe jest przeżycie Dymy Podstawowym zagrożeniem spowodowanym przez dymy towarzyszące pożarowi jest ograniczenie widoczności, utrudniające akcję ratunkową. Są one również czynnikiem wywołującym panikę. Gazy pożarowe Zawierają one znaczne ilości gazów toksycznych (CO, HCN, NO, NO2, H2S, COS, HCl) wraz z dymam iszybko rozprzestrzeniają się.

Wybrane ustawy o substancjach nie bezpiecznych.

•OBWIESZCZENIEMARSZAŁKASEJMURZECZYPOSPOLITEJPOLSKIEJzdnia27sierpnia2009r.wsprawieogłoszeniajednolitegotekstuustawyosubstancjachipreparatachchemicznych

•Ustawaz5lipca2002rokuosubstancjachipreparatachchemicznych(DzUz2002r.nr142,poz.1187zpóźn.zm.);

•RozporządzenieMinistraZdrowiaz2września2003r.wsprawiekryteriówisposobuklasyfikacjisubstancjiipreparatówchemicznych(DzUz2003r.nr171,poz.1666);

•RozporządzenieMinistraZdrowiazdnia3lipca2002r.wsprawiekartycharakterystykisubstancjiniebezpiecznejipreparatuniebezpiecznego(DzUz2002r.nr140,poz.1171);

•Ustawazdnia28października2002r.oprzewoziedrogowymtowarówniebezpiecznych(DzUnr199,poz.1671);

•Ustawaoodpadachzdnia27kwietnia2001r.(DzUz2001r.nr62,poz.628zpóźn.zm.);

•Ustawa o utrzymaniu czystości i porządku w gminach(DzUz1996r.nr132,poz.622zpóźn.zm.);

•Ustawa o opakowaniach i odpadach opakowaniowych (DzUz2001r.nr63,poz.638);

Środowisko pracy-to zbiór określonych przestrzennie lub organizacyjnie miejsc, w których pracownicy wykonują swoje czynności zawodowe. Stanowisko pracy-to przestrzeń pracy, wraz z wyposażeniem w środki i przedmioty pracy, w której pracownik wykonuje czynności zawodowe stale lub okresowo. Narażenie zawodowe (ekspozycja zawodowa) jest złożonym pojęciem ilościowym, określającym stężenie lub natężenie czynnika szkodliwego dla zdrowia oraz czas jego działania zarówno w odniesieniu do dnia pracy, jak też długich okresów. Czynniki zagrożeń-podział: czynniki powodujące natychmiastowe pogorszenie zdrowia, urazy/ wypadki przy pracy to czynniki niebezpieczne/urazowe czynniki powodujące stopniowe pogorszenie stanu zdrowia (choroby zawodowe) to czynniki szkodliwe i uciążliwe Czynniki szkodliwe i uciążliwe:

-czynniki fizyczne (hałas, wibracje, pyły, promieniowanie, pole elektromagnetyczne)-czynniki chemiczne (substancje toksyczne, drażniące, mutagenne, rakotwórcze)

-czynniki biologiczne (mikroorganizmy zwierzęce i roślinne)-czynniki psychofizyczne (obciążenie fizyczne i psychiczne)

2.Czynnikichemiczne Wzależnościodrodzajówdziałanianaorganizmczłowiekadzielimyjenasubstancje:

toksyczne,

drażniące,

uczulające,

rakotwórcze,

mutagenne,

teratogenne i embriotoksyczne(substancje upośledzające funkcje rozrodcze ).

W zależnośc iod drogi działania na organizm człowieka:

przez drogi oddechowe,

przez skórę i błony śluzowe,

przez układ pokarmowy. Zagrożenie bezpośrednie to czynnik lub działanie człowieka, które może doprowadzić do negatywnych skutków -utraty życia lub zdrowia. Zagrożenie pośrednie to czynnik lub działanie człowieka, który w określonym przypadku może przyczynić się do utraty życia lub zdrowia.

Substancje i preparaty niebezpieczne(wg rozporządzenia Ministra Zdrowia)

•o właściwościach wybuchowych;

•o właściwościach utleniających;

•skrajnie łatwopalne;

•wysoce łatwopalne;

•łatwopalne;

•bardzo toksyczne;

•toksyczne;

•szkodliwe;

•żrące;

•drażniące;

•uczulające;

•rakotwórcze;

•mutagenne;

•działające szkodliwie na rozrodczość;

•niebezpieczne dla środowiska.

Najwyższe dopuszczalne stężenie (NDS) ustalono jako stężenia średnie ważone, których oddziaływanie na pracownika w ciągu 8-godzinnego czasu 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 chwilowe (NDSCh) ustalono jako wartości średnie, które nie powinny spowodować ujemnych zmian w stanie zdrowia pracownika oraz w stanie zdrowia jego przyszłych pokoleń, jeżeli utrzymuje się w środowisku pracy nie dłużej niż30 minut w czasie zmiany roboczej.

Najwyższe dopuszczalne stężenie progowe (NDSP) ustalono jako stężenie, które ze względu na zagrożenie zdrowia lub życia pracownika nie może być w środowisku pracy przekroczone w żadnym momencie. Najwyższe dopuszczalne stężenie progowe (NDSP) ustalono jako stężenie, które ze względu na zagrożenie zdrowia lub życia pracownika nie może być w środowisku pracy przekroczone w żadnym momencie. Bezpośrednie zagrożenie życia lub zdrowia występuje zawsze w razie przekroczenia wartości najwyższych dopuszczalnych stężeń progowych NDSP szkodliwych dla zdrowia czynników środowiska pracy, określonych dla niektórych substancji. Przekroczenie stężeń progowych oznacza pojawienie się zagrożenia śmiertelnego.

Posługując się tabelami NDS i NDN, możemy ocenić stopień narażenia pracowników na rozmaite szkodliwe dla zdrowia czynniki. Aby to móc uczynić, powinniśmy zgromadzić następujące informacje:

•Wiedzieć,jakie rodzaje szkodliwych substancji występują stale lub okresowo w środowisku pracy.

•Znać właściwości chemiczne, fizyczne i toksykologiczne tych substancji.

•Znać miejsca,czas i intensywność wydzielania się szkodliwych dla zdrowia substancji. Posiadając wymienione informacje powinniśmy:

•Określić miejsca i czas poboru próbek do oznaczenia rzeczywistych stężeń.

•Dokonać pomiarów oznaczonej substancji, by móc obliczyć średnią ważoną stężeń w ciągu 8 godzin pracy.

•Porównać wyniki dokonanych pomiarów z tabelarycznymi wartościami NDS i NDN.

•Dokonać analizy zgromadzonego materiału i podjąć działania zmierzające do ograniczenia szkodliwych czynników do wartości poniżej NDS lub NDN.

•Podjąć badania i obserwacje wśród narażonych pracowników, w celu wykrycia dyskretnych i jawnych zmian chorobowych, Do oceny i wnioskowania nie wystarczą jedynie pomiary wartości stężeń w środowisku pracy, potrzebne są jeszcze oznaczenia szkodliwych substancji lub produktów ich przemiany w materiale biologicznym narażonych pracowników (najczęściej we krwi i w moczu).

W środowisku pracy możemy wyróżnić trzy poziomy ryzyka:

Ryzyko pomijalne —małe (M) —jeśli wyznaczone wskaźniki ekspozycji przy ocenie zgodności warunków pracy z wartościami NDS, NDSCh lub NDSP są mniejsze niż 0,5 tych wartości.

Ryzyko akceptowalne —średnie (Ś) —są równe lub większe od 0,5 wartości dopuszczalnych, lecz nie przekraczają tych wartości.

Ryzyko nieakceptowalne—duże (D) —jeżeli wskaźniki ekspozycji są większe od wartości dopuszczalnych NDS, NDSCh lub NDSP. Substancje niebezpieczne, znajdujące się w obrocie, muszą posiadać tzw. Kartę charakterystyki. Stanowi ona zbiór informacji o niebezpiecznych właściwościach preparatu oraz zasadach i zaleceniach ich bezpiecznego stosowania. Wszelka działalność bez posiadania takiej karty jest niedopuszczalna. Metanonośność -objętościowa ilość metanu pochodzenia naturalnego, zawarta w jednostce wagowej w głębi calizny węglowej. Izolinie metanonośności - linie oddzielające obszary o zróżnicowanej metanonośności w pokładach węgla. Pola metanowe-wyrobiska w pokładzie metanowym, wraz z wyrobiskami odprowadzającymi powietrze z tych wyrobisk. Całkowita gazonośność -zawartość dwutlenku węgla lub metanu, lub łączna zawartość tych oraz innych gazów pochodzenia naturalnego w górotworze. Zagrożenie wyrzutami gazów i skał -naturalna skłonność do występowania zjawisk gazodynamicznych w postaci wyrzutów gazów i skał lub nagłego wypływu gazu z górotworu do wyrobiska. Wyrzuty gazów i skał-dynamiczne przemieszczenie rozkruszonych skał lub węgla z calizny do wyrobisk przez energię gazów wydzielonych z górotworu w wyniku działania czynników geologiczno-górniczych, które mogą powodować efekty akustyczne, podmuch powietrza, uszkodzenie obudowy i urządzeń, powstanie kawerny powyrzutowej, zaburzenie w przewietrzaniu wyrobisk, powstanie wybuchowego nagromadzenia metanu lub atmosfery niezdatnej do oddychania.

Kategorie zagrożenia metanowego

1)pierwszej kategorii zagrożenia metanowego, jeżeli stwierdzono występowanie metanu pochodzenia naturalnego w ilości od 0,1 do 2,5 m3/Mg, w przeliczeniu na czystą substancję węglową,

2)drugiej kategorii zagrożenia metanowego, jeżeli stwierdzono występowanie metanu pochodzenia naturalnego w ilości powyżej 2,5 m3/Mg, lecz nie większej niż 4,5 m3/Mg,w przeliczeniu na czystą substancję węglową,

3)trzeciej kategorii zagrożenia metanowego, jeżeli stwierdzono występowanie metanu pochodzenia naturalnego w ilości powyżej 4,5 m3/Mg, lecz nie większej niż 8 m3/Mg, w przeliczeniu na czystą substancję węglową,

4)czwartej kategorii zagrożenia metanowego, jeżeli stwierdzono występowanie metanu pochodzenia naturalnego w ilości powyżej 8 m3/Mg, w przeliczeniu na czystą substancję węglową, lub wystąpił nagły wypływ metanu albo wyrzut metanu i skał.

W zależności od stopnia zagrożenia wybuchem wyrobiska w polach metanowych w podziemnych zakładach górniczych wydobywających węgiel kamienny zalicza się do wyrobisk:

1)ze stopniem "a" niebezpieczeństwa wybuchu, jeżeli nagromadzenie metanu w powietrzu powyżej 0,5% jest wykluczone,

2)ze stopniem "b" niebezpieczeństwa wybuchu, jeżeli w normalnych warunkach przewietrzania nagromadzenie metanu w powietrzu powyżej 1% jest wykluczone,

3)ze stopniem "c" niebezpieczeństwa wybuchu, jeżeli nawet w normalnych warunkach przewietrzania nagromadzenie metanu w powietrzu może przekroczyć 1%

Podstawowe parametry wybuchów pyłu węglowego: granice wybuchowości: od 50 do 1000 g/m3najsilniejsze wybuchy przy stężeniu: od 300 do 500 g/m3temperatura zapłonu obłoku pierwotnego: od 500 do 600 0C,temperatura płomienia wybuchu: od 1000 do 1200 0C,minimalne stężenie tlenu w powietrzu: od 16,5 %,energia zapłonu pyłu węglowego: od 200 do 3000 mJ prędkości płomienia wybuchu: od 30 do 200 m/s -wybuchy słabe, od 200 do 700 m/s -wybuchy średnie, od 700 do 1000 m/s -wybuchy silne,> 1000 m/s -wybuchy gwałtowne, Czynniki warunkujące powstanie wybuchu pyłu węglowego:

1.pył węglowy -odpowiednia jakość i ilość pyłu węglowego,

2.czynnik aerodynamiczny -wytworzenie obłoku pierwotnego pyłu węglowego,

3.czynnik termiczny (inicjał) -zapalenie obłoku pierwotnego pyłu węglowego.

Podstawowe czynniki mające wpływ na powstanie i propagację wybuchu pyłu węglowego:

-wybuchowość pyłu węglowego,

-lotność pyłu węglowego,

-stopień rozdrobnienia pyłu węglowego,

-granice wybuchowości pyłu węglowego

-inicjał wybuchu,

-warunki dyspersji,

-zapylenie wyrobisk i rozmieszczenie w nich pyłu węglowego,

-obecność metanu w powietrzu,

-gabaryty wyrobisk i i ich lokalizacja,

Wybuchowość pyłu węglowego to zdolność pyłu węglowego do przenoszenia wybuchu stopień wybuchowości pyłu S to procentowa zawartość części niepalnych stałych, która wystarcza do zabezpieczenia pyłu węglowego przed przenoszeniem wybuchu wskaźnik wybuchowości pyłu Z to wagowa ilość części niepalnych stałych jaka musi przypadać na jednostkę wagową czystego pyłu węglowego dla zabezpieczenia go przed przenoszeniem wybuchu, SZ = -------------100 -S

Granice wybuchowości pyłu węglowego Dolna granica wybuchowości pyłu węglowego -około 50 g/m3Dolna granica wybuchowości pyłu węglowego zależy od: zawartości części lotnych -18 %→120g/m345 %→20g/m3wielkość rozdrobnienia -2200 cm2→125g/m34200 cm2→50g/m3zawartości części niepalnych -13 %→60g/m370 %→250g/m380 %→1000g/m3Górna granica wybuchowości pyłu węglowego -około 1000 g/m3Górna granica wybuchowości pyłu węglowego praktycznie jest niezależna od zawartości części lotnych i części niepalnych oraz wielkości rozdrobnienia.

Inicjał wybuchu pyłu węglowego Czynniki najczęściej powodujące zapoczątkowanie wybuchu pyłu węglowego:

-wybuch metanu-minimalna ilość metanu powodująca powstanie i przeniesienie wybuchu pyłu węglowego -4.135 m3-przystropowenagromadzenia metanu -1,5 m3, 5,2 cm, 40 m-iskrzenie skał,

-materiał wybuchowy,

-lont detonujący,

-odpalenie kilku zapalników razem,

-łuk elektryczny,

-otwarte źródło światła,

-wybuch gazów pożarowych, Pył węglowy -ziarna węgla przechodzące przez sito o wymiarach oczek równych 1x1mm.Pokład węgla zagrożony wybuchem pyłu węglowego to pokład węgla, w którym stwierdzono zawartość części lotnych w węglu większą niż 10% w bezwodnej i bezpopiołowej substancji węglowej. Pył kopalniany -pył powstały podczas robót górniczych oraz w trakcie przeróbki, wraz z dodatkiem substancji zabezpieczających przed wybuchem. Pył węglowy bezpieczny -to pył węglowy pochodzący z pokładu węgla niezagrożonego wybuchem pyłu węglowego.

Powietrze atmosferyczne:

•78,08% azot

•20,95% tlen

•0,03% dwutlenek węgla

•0,93% argon oraz inne gazy szlachetne Powietrze kopalniane, to mieszanina powietrza atmosferycznego oraz gazów powstających w wyrobiskach górniczych.Zmiana składu powietrza kopalnianego spowodowana jest:

naturalnym wydzielaniem się gazów z górotworu

procesom utleniania (powolne, szybkie, gwałtowne)

wykonywaniem robót strzałowych

pracą maszyn spalinowych

gniciem substancji organicznych

oddychaniem ludzi

rozpadem radioaktywnych pierwiastków

Wybuchy gazów pożarowych Wybuch gazów pożarowych może nastąpić, gdy spełnione są następujące warunki :

•Co najmniej jeden z gazów palnych w mieszaninie gazów pożarowych znajduje się w granicach wybuchowości .

•Istnieje źródło wysokiej temperatury (tzw.inicjałwybuchu ).

•Mieszanina wybuchowa zawiera dostateczną ilość tlenu

1

---