Ocena zagrożenia klimatycznego. Poziomy krytyczne. Stopień klimatyczny. Wskaźnik dyskomfortu.

Wstępna ocena zagrożenia klimatycznego

Stopień zagrożenia klimatycznego można określić korzystając z poziomów krytycznych lub wskaźnika klimatycznego. Dla określenia stopnia zagrożenia klimatycznego konieczna jest znajomość temperatury pierwotnej górotworu, w którym prowadzone będą wyrobiska górnicze.

W związku z tym wszystkie kopalnie czynne i projektowane powinny posiadać mapy izolini temperatur pierwotnych skał dla poziomów głębszych niż 700 m.

Poziomy krytyczne

Przeprowadzone badania wykazały, że w polskich kopalniach można wyróżnić trzy poziomy krytyczne z uwagi na temperaturę pierwotną skał.

I poziom krytyczny t_pg = 30°C

II poziom krytyczny t_pg = 35°C

III poziom krytyczny t_pg = 40°C

- stopień geotermiczny; = 33 m/°C w środkowej Europie

Na głębokości powyżej I poziomu krytycznego mogą występować trudne warunki klimatyczne w wyrobiskach eksploatacyjnych i przygotowawczych, przy czym poprawę tych warunków można uzyskać stosując dostatecznie intensywną wentylację główną, jak i odrębną.

Na głębokości między I a II poziomem krytycznym w wyrobiskach eksploatacyjnych i przygotowawczych należy się liczyć z trudnymi warunkami klimatycznymi, które można poprawić stosując dostatecznie intensywną wentylację główną, jak i odrębną, łącznie ze stosowaniem niektórych innych środków pasywnego zwalczania wysokich temperatur np.:

- izolacja,

- skracanie dróg przepływu powietrza,

- ujmowanie wody, itp..

Na głębokościach pomiędzy II a III-cim poziomem krytycznym występują bardzo trudne warunki klimatyczne, które można poprawić stosując w zasadzie intensywną wentylację łącznie ze wszystkimi innymi środkami pasywnego zwalczania wysokich temperatur.

W przypadku gdy roboty górnicze prowadzone są poniżej III poziomu krytycznego, wówczas należy nie tylko stosować intensywną wentylację główną łącznie ze wszystkimi środkami pasywnymi zwalczania wysokich temperatur powietrza ale i maszyny klimatyzacyjne.

Wskaźnik klimatyczny dla oceny stopnia zagrożenia temperaturowego na poszczególnych poziomach eksploatacyjnych określony jest wzorem:

gdzie:

t_pg - temperatura pierwotna górotworu na danym poziomie,

t_d - dopuszczalna temperatura powietrza w miejscu pracy załogi bez stosowania

skróconego czasu pracy, t_d = 28°C

t_p - temperatura powietrza na podszybiu danego poziomu wydobywczego.

Kryteria stopnia zagrożenia temperaturowego oparte na wskaźniku klimatycznym K zdefiniowane są następująco:

K < 0 - nie ma zagrożenia temperaturowego,

0 < K 0.8 - istnieje niewielkie zagrożenie temperaturowe, któremu można zapobiec przestrzegając głównych zasad racjonalnej wentylacji,

0.8 < K 1.5 - istnieje zagrożenie temperaturowe, któremu można zapobiec przez takie zaprojektowanie udostępnienia i rozcięcia pokładów oraz ich eksploatację, aby powietrze świeże dopływające do wyrobisk eksploatacyjnych ulegało możliwie najmniejszemu nagrzewaniu,

K > 1.5 - istnieje znaczne zagrożenie temperaturowe, któremu można zapobiec przez stosowanie innych środków techniczno-organizacyjnych mających na celu zmniejszenie zagrożenia /np. stosowanie skróconego czasu pracy lub urządzeń chłodniczych /.

Dla wyznaczenia wskaźnika K konieczna jest znajomość temperatury powietrza na podszybiu danego poziomu. W kopalniach istniejących wartość tej temperatury otrzymuje się z bezpośrednich pomiarów. Natomiast dla kopalń projektowanych konieczne jest wykonanie obliczeń prognostycznych temperatury powietrza w oparciu o projekt wentylacji kopalni.

WSKAŹNIK DYSKOMFORTU

Wskaźnikiem dyskomfortu cieplnego jest stosunek współrzędnych wektorów warunków klimatycznych i dyskomfortu cieplnego.

(3.3)

Jak wynika z definicji wskaźnika dyskomfortu cieplnego (3.3), wskaźnik może przybierać wartości dodatnie, ujemne oraz być równy zeru. Wskaźnik dyskomfortu wyznacza się dzieki nomogramowi . Gdy > 0 punkt A leży na prawo od krzywej komfortu cieplnego. Stan ten odpowiada środowiskom ciepłym. Gdy = 0. w środowisku występuje komfort cieplny. Punkt A pokrywa się z punktem B. Gdy < 0, punkt A leży na lewo od krzywej komfortu. Mamy wtedy do czynienia ze środowiskiem chłodnym. Jeżeli punkt A leży na granicznej izolinii dyskomfortu cieplnego, czyli pokrywa się z punktem C, wskaźnik dyskomfortu cieplnego jest równy jedności. Oznacza to granicę bezpiecznej pracy w środowiskach ciepłych.

Analizę warunków klimatycznych w środowiskach pracy ze względu na wartości wskaźnika dyskomfortu cieplnego można przeprowadzić następująco:

< 0 środowisko chłodne,

= 0 komfort cieplny,

> 0 środowisko ciepłe,

0 < < 1 dyskomfort cieplny bezpieczny dla zdrowia,

≥ 1 dyskomfort cieplny niebezpieczny dla zdrowia - praca w takich środowiskach powinna być zabroniona.

Przedział wartości wskaźnika dyskomfortu cieplnego (0÷1), charakteryzujący warunki bezpieczne dla zdrowia, został podzielony na mniejsze części, aby precyzyjniej ocenić środowiska ciepłe, w których praca jest dozwolona. Wprowadzono więc następujący podział:

0 < < 0,2 - korzystne warunki klimatyczne,

0,2 ≤ < 0,5 - zadowalające warunki klimatyczne,

0,5 ≤ < 0,8 - trudne warunki klimatyczne,

0,8 ≤ < 1 - bardzo trudne warunki klimatyczne.

Człowiek powinien pracować w warunkach komfortu cieplnego. Jeżeli tego stanu nie da się zapewnić, dążyć należy do tego, aby warunki klimatyczne były co najmniej zadowalające. Z tego też powodu w środowiskach, w których występują trudne i bardzo trudne warunki klimatyczne, czyli wskaźnik dyskomfortu cieplnego jest większy od 0,5, należy stosować środki poprawy warunków klimatycznych.

Wskaźnik dyskomfortu cieplnego zależy w dużym stopniu od wydatku energetycznego pracownika, czyli od rodzaju i intensywności pracy. Warunki klimatyczne w przodku o stałym mikroklimacie dla ludzi wykonujących różnego rodzaju prace będą inne, gdyż inna będzie wartość wskaźnika dyskomfortu cieplnego. Znajomość średniego wydatku energetycznego ludzi pracujących w przodku jest bardzo ważnym parametrem dla prawidłowej oceny warunków klimatycznych i bezpieczeństwa termicznego człowieka.