SLAJD 3

Metan- najprostszy węglowodór o wzorze sumarycznym CH4, budowa tetralna. Jego najważniejsze właściwości to: jest bezbarwny, lżejszy od powietrza- dlatego jego stężenie w wyrobisku mierzymy pod samym stropem, składnik gazu ziemnego (85-90%), a co najważniejsze razem z tlenem i powietrzem tworzy piesznię wybuchową.

SLAJD 4

Mówiąc o metanie musimy sobie wyjaśnić podstawowe pojęcia:

Metanowość – ilość metanu wydzielającego się do wyrobisk.

Metanowość bezwzględna – objętościowa ilość metanu wydzielająca się do wyrobisk w jednostce czasu [m3/min].

Metanowość względna – objętościowa ilość metanu wydzielająca się do wyrobisk na tonę dobowego wydobycia [m3].

Metanonośność – objętościowa ilość metanu pochodzenia naturalnego zawarta w jednostce wagowej w głębi calizny węglowej (zawartość metanu w nie naruszonym złożu węglowym)

SLAJD 5

Obecność metanu w powietrzu kopalnianym stwarza duże niebezpieczeństwo, a to z następujących przyczyn:

— metan wypiera tlen, tworząc atmosferę niezdatną do oddychania, należy pamiętać o tym, że 5% metanu wypiera 1% tlenu. Praca w warunkach gdzie zawartość tlenu jest mniejsza niż 19% jest niemożliwa.

—Następnie metan jest gazem palnym i zmieszany w odpowiednim stosunku z powietrzem daje mieszaninę wybuchową.

SLAJD 6

Aby nastąpił wybuch zawartość metanu musi być w przedziale 5-15%, a tlen w ilości powyżej 12%. Najsilniejszy wybuch ma miejsce przy 9% metanu. Dokładne granice wybuchowości przedstawia tzw. trójkąt wybuchowości metanu przedstawiony na rysunku. Obszar wybuchowości zamknięty jest trójkątem ABC. Przy koncentracji do 5,0% metan wypala się spokojnie w zetknięciu ze źródłem termicznym, w przedziale 5,0 — 15% występuje zjawisko wybuchu, powyżej 15% mieszanina jest palna.

SLAJD 7

Metan wydziela się do atmosfery kopalnianej w trakcie wykonywania wyrobisk korytarzowych oraz

w czasie prowadzenia robot eksploatacyjnych. Szczególnie w przypadku robót eksploatacyjnych

niewłaściwy dobór systemu wentylacji może prowadzić do znacznego wzrostu zagrożenia

metanowego w rejonie ściany.

Kategorie i stopnie zagrożenia metanowego dla kopalni węgla kamiennego:

Ustalono cztery kategorie zagrożenia metanowego w podziemnych zakładach górniczych wydobywających węgiel kamienny i tak udostępnione pokłady lub ich części zalicza się do:

·      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,

·      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,

·      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,

·      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 zalicza się do wyrobisk:

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

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

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

SLAJD 8

W podziemnych zakładach górniczych wydobywających sól oraz rudy metali ustalono dwie kategorie zagrożenia metanowego.

I kategorii zagrożenia metanowego – jeżeli stwierdzono w powietrzu kopalnianym występowanie metanu lub metanu wraz z innymi gazami wybuchowymi o zawartości 0,25 % lub większej,

II kategorii zagrożenia metanowego – jeżeli wystąpił nagły wypływ metanu oddzielnie lub łącznie z innymi gazami lub wyrzut metanu i skał łącznie z innymi gazami, w wyniku których zawartość gazów wybuchowych w powietrzu była większa niż 1%.

Kontrola zawartości metanu

Kontrolę zawartości metanu w powietrzu kopalnianym prowadzi się urządzeniami metanometrii automatycznej i metanomierzami przenośnymi dopuszczonymi do stosowania w zakładach górniczych przy dowolnej zawartości metanu.

SLAJD 9

Pomiar urządzeniami metanometrii automatycznej

Zgodnie z obowiązującymi przepisami w wyrobiskach znajdujących się w polach metanowych II-IV kategorii stosuje się kontrolę zawartości metanu w powietrzu dodatkowo systemami metanometrii automatycznej, które wyposażone są w metanomierze:

- Metanomierze wyłączające spod napięcia urządzenia elektryczne

Urządzenia te powinny samoczynnie wyłączać spod napięcia urządzenia elektryczne, gdy zawartość metanu w powietrzu przekroczy dopuszczalną wartość oraz jednocześnie sygnalizować w dyspozytorni metanometrycznej lub w miejscu zabudowy metanomierza zawartość metanu w powietrzu. Zabudowane są w wyrobiskach przewietrzanych lutniociągami przy wentylacji kombinowanej.

- Metanomierze rejestrujące- powinny rejestrować zawartość metanu w wyrobiskach oraz sygnalizować przekroczenie jego zawartości. Zabudowane są na wylocie z rejonów wentylacyjnych, w których prowadzone są roboty wybierkowe, oraz w szybach wentylacyjnych. Na wylocie z rejonowych prądów powietrza zawartość metanu w powietrzu nie powinna przekraczać  1%  lub 1,5%  w przypadku metanometrii automatycznej, natomiast w szybie wydechowym 0,75%.

-  Metanomierze wyłączająco-rejestrujące- Wg przepisów metanomierze te powinny być zabudowane w ścianach i w wyrobiskach przewietrzanych za pomocą lutniociągów. Zabezpieczają urządzenia elektryczne zainstalowane w tych wyrobiskach oraz w ich rejonie

 

SLAJD 10

Metanomierze przenośne

Najpopularniejszymi metanomierzami przenośnymi (indywidualnymi) stosowanymi w polskim górnictwie są metanomierze  VM-1 oraz Szi-3.

Metanomierz VM-1

Jest metanomierzem żarowym (rys. 5). Działanie metanomierzy tego typu oparte jest na spalaniu metanu zawartego w powietrzu kopalnianym, wprowadzonego do komory pomiarowej metanomierza. Przyrost temperatury wywołany spalaniem metanu powoduje zwiększenie oporu elektrycznego przewodnika, powodujące w układzie elektrycznym metanomierza (mostku Wheatstone) przepływ prądu elektrycznego przez obwód galwanometru. Odpowiednie wyskalowanie galwanometru pozwala odczytać zawartość CH4 w powietrzu kopalnianym wprowadzonym do komory pomiarowej.

Metanomierz ma obudowę gumową spełniającą równocześnie zadanie pompki. Wewnątrz tej obudowy znajduje się w osłonie plastikowej akumulator oraz komora pomiarowa, w której następuje spalanie, pomiar zmiany oporu i wytwarzanie impulsów elektrycznych potrzebnych do wychylenia wskazówki galwanometru.

Metanomierz Szi-3 jest metanomierzem interferencyjnym. Zasada jego działania polega na interferencyjnym pomiarze różnicy prędkości światła w czystym powietrzu atmosferycznym i w badanym powietrzu kopalnianym.

Wiązka promieni świetlnych wysyłana przez żarówkę umieszczoną w metanomierzu ulega rozdzieleniu na dwie, z których jedna przepuszczana jest przez powietrze atmosferyczne w tzw. komorze porównawczej, a druga przez powietrze kopalniane wypełniające komorę pomiarową.

W razie stwierdzenia pod stropem wyrobiska zawartości metanu powyżej 2%:

   1)  wycofuje się ludzi z zagrożonych wyrobisk,

   2)  wyłącza sieć elektryczną,

   3)  unieruchamia maszyny i urządzenia,

   4)  zagradza wejścia do tych wyrobisk,

   5)  zawiadamia najbliższą osobę dozoru ruchu.

W przypadku stwierdzenia, w wyniku przeprowadzonych pomiarów nad obudową, zawartości 5% metanu lub powyżej:

   1)  niezwłocznie wstrzymuje się roboty w wyrobisku,

2)  przeprowadza dodatkowe pomiary dla ustalenia rozmiarów nagromadzenia metanu i miejsc wypływu metanu,

  3)  podejmuje działania mające na celu likwidację zagrożenia.