Mikroklimat zdefiniowany jako środowisko cieplne, w którym przebywa człowiek obejmuje zespól czynników fizycznych charakteryzowanych przez:

• średnią temperaturę powietrza,

• średnią temperaturę promieniowania otaczających powierzchni,

• względną prędkość ruchu powietrza,

• bezwzględną wilgotność powietrza,

• wydatek energetyczny pracownika,

• okrywającą pracownika odzież.

KOMFORT CIEPLNY - są to warunki mikroklimatu, w których nie odczuwa się ciepła ani chłodu i jest to stan, w którym temperatura wewnętrzna ciała wynosi 37,0 ÷ 0,3°C, średnia temperatura powierzchni skóry mieści się w granicach 32÷34 °C, a ilość ciepła utraconego przez parowanie potu nie przekracza 20% maksymalnej zdolności utraty ciepła przez parowanie wydzielonego potu

Parametry kształtujące komfort cieplny:

• 1. Tempo metabolizmu

• 2. Opór cieplny odzieży

• 3. Temperatura powietrza

• 4. Temperatura otaczających przedmiotów

• 5. Prędkość przepływu powietrza

• 6. Wilgotność powietrza

Mikroklimat wyrobisk górniczych kopalń podziemnych określany jest poprzez:

• temperaturę złoża i skał otaczających

• zawodnieniem złoża

• głębokością zalegania złoża

• gazonośnością złoża i skał otaczających

• promieniowaniem cieplnym

• wydatkiem powietrza przepływającego wyrobiskami górniczymi

• techniką urabiania

• odstawę i transport kopaliny

Dla polskich zakładów górniczych w aktualnie obowiązujących przepisach

• (ROZPORZADZENIE MINISTRA GOSPODARKI z dnia 28 czerwca 2002 r. w sprawie bezpieczeństwa i higieny pracy, prowadzenia ruchu oraz specjalistycznego zabezpieczenia przeciw pożarowego w podziemnych zakładach górniczych).

• 1. W miejscu pracy temperatura powietrza mierzona termometrem suchym nie powinna przekraczać 28°C a intensywność chłodzenia nie powinna być mniejsza od 11 katastopni wilgotnych (Kw), (cała zmiana robocza)

• 2. W przypadku gdy temperatura powietrza mierzona termometrem suchym jest większa od 28°C, a nie przekracza 33°C lub intensywność chłodzenia jest mniejsza od 11 katastopni wilgotnych (Kw) należy zastosować rozwiązania techniczne dla obniżenia temperatury powietrza lub ograniczyć czas pracy, (6 godzin)

• 3. W przypadku gdy temperatura powietrza mierzona termometrem suchym przekracza 33°C ludzi można zatrudnić tylko w akcji ratowniczej.

Pojecia:

Temperatura – jest miarą stopnia nagrzania ciał

• Ciepło – jest sumą energii kinetycznej chaotycznego ruchu cząstek i energii wzajemnego oddziaływania na siebie tych cząstek, jest formą przekazywania energii termicznej

• Stopień geotermiczny – liczba metrów głębokości odpowiadająca wzrostowi temperatury o 1°C

• Gradient geotermiczny – przyrost temperatury wyrażony dla określonej głębokości

• Temperatura zastępcza klimatu

jest to wskaźnik dodatniego obciążenia termicznego, wyznaczony z pomiarów wartości temperatury „suchej”, temperatury „mokrej” oraz prędkości powietrza, o wartościach odpowiadających wartościom wskaźnika WBGT

• t_zk = 0,6tw + 0,4ts – w [°C]

WILGOTNOŚĆ POWIETRZA

• Wilgotność bezwzględna: ilość pary wodnej w [g] lub [kg], zawarta w 1m³ powietrza

• Wilgotność właściwa: ilość pary wodnej w [g] lub [kg], na 1 kg powietrza suchego

• Wilgotność względna: jest to iloraz wilgotności bezwzględnej do wilgotności bezwzględnej powietrza nasyconego przy danym ciśnieniu i danej temperaturze, wyraża się ją w [%] (zdolność powietrza do pochłaniania wilgoci)

• Prężność pary wodnej: jest to maksymalna zawartość pary wodnej w danej jednostce objętości i przy danej temperaturze

• Temperatura punktu rosy: jest to temperatura, przy której wilgotność względna osiąga 100%, dalsze obniżanie temperatury powietrza o wilgotności 100%, poniżej punktu rosy, powoduje kondensację pary

PRĘDKOŚĆ POWIETRZA

• Vśr = Q/S [m/s]

• Vśr – prędkość średnia powietrza przepływającego wyrobiskiem [m/s]

• Q- ilość powietrza przepływającego przez wyrobisko [m³/s]

• S – przekrój poprzeczny wyrobiska górniczego [m²]

Przy projektowaniu przewietrzania kopalń, oblicza się wydatek powietrza ze względu na:

a) liczbę ludzi zatrudnionych na najliczniejszej zmianie

b) konieczność rozrzedzenia metanu wydzielającego się z górotworu do wyrobisk górniczych

c) możliwość odprowadzenia ciepła wydzielającego się z górotworu do wyrobisk górniczych

I. Przyrządy do pomiaru ciśnienia bezwzględnego

- barometry rtęciowe

- barometry membranowe (aneroidy)

- mikrobarometry

- baroluksy

II. Przyrządy do pomiaru różnicy ciśnień

- manometr typu U-rurka

- manometr z rurką pochyłą

W kopalniach, w których wydzielają się gazy ze starych zrobów lub istnieją

otamowane pola pożarowe, konieczna jest znajomość ciśnienia atmosferycznego:

- w czasie zwyżki barometrycznej, świeże powietrze podtrzymuje pożar (przedostaje się do przestrzeni otamowanej)

- w czasie zniżki barometrycznej, następuje wydzielanie gazów pożarowych z przestrzeni otamowanej do powietrza kopalnianego

Do pomiaru intensywności chłodzenia ciała ludzkiego, wywołanego wspólnym działaniem temperatury, wilgotności, i prędkości przepływu powietrza oraz

promieniowaniem cieplnym, służy KATATERMOMETR

Katatermometr jest termometrem alkoholowym, w którym mierzy się czas opadania słupa rtęci pomiędzy zadanymi temperaturami:

- termometr kulisty: od 40 °C do 33°C

- termometr cylindryczny: od 38 °C do 35°C

Natężenie chłodzenia K – wyraża stratę ciepła z 1 cm² powierzchni w ciągu 1 [s]

K = F/t [mcal/cm²*s] F- stała katatermometru t- czas opadania słupa alkoholu

Zagadnienia: Pojęcie mikroklimatu, komfort cieplny, parametry wpływające na mikroklimat, drogi wymiany ciepła, intensywność chłodzenia, dopuszczalne temperatury, prędkość przepływu powietrza, metabolizm, przepisy górnicze, przyrządy pomiarowe, wilgotność względna, bezwzględna, właściwa, punkt rosy, wskaźniki WBGT, PMV, PPD.

Literatura:

Skrypt 814, materiały do ćwiczeń laboratoryjnych,

Przepisy (Dz.U.02.139.1169) ,

Normy: PN-85/N-08011, PN-85/N-08013, PN-G-03100

Bezpieczeństwo i higiena pracy ; J.Szlązak, N. Szlązak

Gazy

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

Azot 78,09 % obj. 75,51 % wag.

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 0,08% 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

• Powstawaniu przy robotach strzelniczych, pracy silników spalinowych

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

Trujące	Duszące	Obojętne	Wybuchowe
CO	CO2	O2	CO
H2S		N2	H2S
NO2		H2	H2
SO2		CxHy	CxHy
		CH4	CH4

Nazwa gazu	Granica wybuchowości %	Temperatura zapłonu ° C
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 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 odstępie czasu nie krótszym niż 1 godzina;

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.

Gaz	mg/m^3	%	mg/m^3	%
CO2	-	1	-	1
CO	30	0,0026	180	0,015
NO	5	0,00026	10	0,00052
SO2	2	0,000075	5	0,00019
H2S	10	0,0007	20	0,0014

Zagadnienia: Skład chemiczny powietrza, gazy trujące, duszące, szlachetne, NDS, NDSP i NDSCh, dopuszczalne stężenia gazów, wybuchowość, oddziaływanie na organizm człowieka, przyrządy pomiarowe, budowa metanomierza interferencyjnego i żarowego, wykrywacz gazów WG-2 i odczyt z rurek wskaźnikowych,

Literatura:

Skrypt 814, materiały do ćwiczeń laboratoryjnych,

Dz.U. 2002 r. Nr 217 poz. 1833 „Najwyższe dopuszczalne stężenia czynników szkodliwych dla zdrowia w środowisku pracy”

PN-G-04025 Gazy kopalniane

PYŁY

Celem ćwiczenia jest pomiar zapylenia atmosfery kopalnianej. Główna i najbardziej niebezpieczna drogą atakowaną przez pył jest układ oddechowy. Grubość błony pęcherzyków płucnych wynosi 1-4 µm. W związku z tym szczególnie niebezpieczne są ziarna pyłu zawartego w powietrzu o średnicy poniżej 5µm. Celem ćwiczenia jest wyznaczenie zawartości krzemionki w powietrzu. Zanieczyszczenie powietrza pyłem może być przyczyną wielu schorzeń układu oddechowego i chorób zawodowych

FRAKCJA WDYCHANA: udział masowy wszystkich cząstek zawieszonych, wdychanych przez nos i usta

STREFA ODDYCHANIA: przestrzeń zawierająca powietrze pobierane przez ludzi bezpośrednio do oddychania. Stanowi ona półkulę o promieniu zazwyczaj przyjmowanym 0,3 m, znajdującą się wokół twarzy o środku w połowie linii łączącej uszy. Podstawą tej półkuli jest płaszczyzna przechodząca przez linię oraz czubek głowy i krtań.

PYŁ CAŁKOWITY: to pył wdychany, czyli przedostający się ze średnim prawdopodobieństwem do układu oddechowego. [zbiór cząstek osadzonych na sączku pomiarowym gdy prędkość liniowa zasysanego powietrza zawiera się w przedziale 0,3 – 1,6 m/sek (PN-G-04035)]

PYŁ RESPIRABILNY: jest to pył, który ze średnim prawdopodobieństwem przedostaje się do pęcherzykowatego obszaru płuc. [Zbiór cząstek przechodzących przez selektor wstępny charakterystycznej przepuszczalności według pomiarów cząsteczek opisanej logarytmiczno- normalną funkcją prawdopodobieństwa, ze średnią wartością średnicy aerodynamicznej 3,5 -+0,3 μm i geometrycznym odchyleniem standardowym 1,5 ± 0,1 ]

WŁÓKNA RESPIRABILNE: włókna o długości powyżej 5 µm o maksymalnej średnicy poniżej 3 µm i o stosunku długości do średnicy powyżej 3:1.

Szkodliwe działanie pyłu węglowego na organizm ludzki zależy od:

• wielkości ziaren – szczególnie niebezpieczne są ziarna mniejsze niż 10 µm, ponieważ przedostają się one do pęcherzykowatego obszaru płuc, połowiczny czas eliminacji cząstek wynosi około 100-2000 dni

• rodzaju pyłów – za pył wyjątkowo niebezpieczny uważany jest ten który wywołuje pylicę, szczególnie pyły zawierające wolną krzemionkę

• stężenia pyłu w powietrzu

• czasu ekspozycji

• kształtu cząstek (obłe, ostre)

Lp.	Nazwa czynnika szkodliwego dla zdrowia	Najwyższe dopuszczalne stężenie mg/m^3
1.	Pyły węgla kamiennego i brunatnego: zawierające wolną krystaliczną krzemionkę powyżej 50%
	pył całkowity	1
	pył respirabilny	0,3
	zawierające wolną krystaliczną krzemionkę powyżej 10% do 50%
	pył całkowity	2
	pył respirabilny	1
	zawierające wolną krystaliczną krzemionkę od 2% do 10%
	pył całkowity	4
	pył respirabilny	2
	zawierające wolną krystaliczną krzemionkę poniżej 2%
	pył całkowity	10

Pyłomierze w kopalniach ustawia się:
1) Na wlocie do ściany:

- Odstawa w świeżym powietrzu: 15 – 20 m przed punktem przesypu z przenośnika zgrzebłowego na taśmowy odstawczy

- Odstawa w zużytym prądzie powietrza: 15 – 20 m od wlotu do ściany

2) W ścianie: 15 – 20 m od wylotu ze ściany

3) Na wylocie ze ściany:

- Odstawa w świeżym powietrzu: w chodnikach nadścianowych

w odległości 15 – 20 m od osi przenośnika podścianowego

- Odstawa w zużytym prądzie powietrza: 15 – 20 m przed punktem przesypu z przenośnika zgrzebłowego na taśmowy odstawczy

4) W wyrobiskach ślepych z wentylacją odrębną:

- Drążonych kombajnem:

- stanowisko kombajnisty

- 40 m od czoła przodka

- 40 m za wylotem z odpylacza

- Nie drążonych kombajnem:

- 1 m od wlotu do lutniociągu ssącego

- 20 m od czoła przodka przy tłoczącej wentylacji

W przypadku, gdy wartość stężenie pyłu na stanowisku pracy:

1) przekroczy NDS, a nie przekroczy 4 krotności tego stężenia, stosuje się sprzęt filtrujący klasy 1

2) zawarta jest między wartością 4 x NDS a 10 x NDS stosuje się sprzęt filtrujący klasy 2

3) zawarta jest między wartością 10 x NDS a 20 x NDS stosuje się sprzęt filtrujący klasy 3

Zagrożenie działania pyłów szkodliwych dla zdrowia w podziemnych zakładach górniczych:

Kategoria A

Zagrożenie pyłami szkodliwymi dla zdrowia zalicza się stanowiska pracy w wyrobiskach, gdzie występują stężenia pyłu o wartościach wymagających stosowania sprzętu filtracyjnego ochrony układu oddechowego 1 klasy ochronnej, ustalonej wg Polskiej Normy

Kategoria B

Zagrożenie pyłami szkodliwymi dla zdrowia zalicza się stanowiska pracy w wyrobiskach, gdzie występują stężenia pyłu o wartościach wymagających stosowania sprzętu filtracyjnego ochrony układu oddechowego 2 i 3 klasy ochronnej, ustalonej wg Polskiej Normy

Kategoria C

Zagrożenie pyłami szkodliwymi dla zdrowia zalicza się stanowiska pracy w wyrobiskach, gdzie występują stężenia pyłu o wartościach gdzie stosowanie sprzętu filtracyjnego ochrony układu oddechowego 1, 2 i 3 klasy ochronnej, ustalonej wg Polskiej Normy, nie zapewnia skutecznej ochrony pracownika

Definicja pyłu, klasyfikacje, budowa pyłomierza grawimetrycznego, konimetru, powstawanie i rozwój pyłu, definicja pyłu respirabilnego, całkowitego, włókna respirabilnego, szkodliwość oddziaływania, dopuszczalne stężenia, stopnie, kategorie zagrożenia, środki ochrony indywidualnej, profilaktyka

HAŁAS to subiektywne pojęcie oddziaływania złożonych niekorzystnych dźwięków o różnej częstotliwości. Wg PN jest to niepożądany dźwięk o dowolnym charakterze akustycznym w danych warunkach i dla danej osob.

W zależności od częstotliwości drgań akustycznych rozróżniamy hałas:

       słyszalny – 20 Hz ÷ 20 kHz,

       infradźwięki – 2 Hz ÷ 50 Hz,

     ultradźwięki – 10 kHz ÷ 100 kHz. Granice te w dużym stopniu zależą od wrażliwości danej osoby.

DŹWIĘK to drgania akustyczne polegające na ruchu drgającym cząstek ośrodka sprężystego (np. powietrza) względem położenia równowagi.

Parametry dźwięku:

• okres drgań (T) – najmniejszy przedział czasu, po którym powtarzają się te same stany okresowych drgań akustycznych, [s]

• częstotliwość drgań (f) – ilość okresów w ciągu 1 sekundy, [Hz]

• prędkość fali (c) – jest stała w danym ośrodku, [m/s] (w powietrzu 332 m/s, w wodzie 1450 m/s)

• długość fali (λ) – określa się zależnością, [m]

• natężenie dźwięku – miara energii fali akustycznej, jest ona równa średniej wartości strumienia energii akustycznej wyrażonej w W i przepływającej w czasie 1 s przez pole powierzchni 1 m².

• poziom natężenia dźwięku (L_I) – wyraża się wielkością, [dB]

gdzie: I₀ = 10^-12 W/m²

• ciśnienie akustyczne – niewielka zmiana ciśnienia wytworzona przez źródło dźwięku odczuwalna przez ludzkie ucho.

• poziom ciśnienia akustycznego (L_P) – wyraża się wielkością, [dB]

gdzie: P₀ = 2*10^-5 N/m²

ustalony – poziom dźwięku nie zmienia się więcej niż o 5 dB

nieustalony – poziom dźwięku zmienia się więcej niż o 5 dB

impulsowy – zdarzenie dźwiękowe trwające krócej niż 1 s

Oddziaływanie na organizm ludzki:

• swoiste – na narząd słuchu

• nieswoiste – na pozostałe (układ wegetatywny, nerwowy)

Objawy obciążenia hałasem:

• brak koncentracji

• nerwowość, rozdrażnienie

• bóle, zawroty głowy

• bezsenność

• ubytek słuchu

Wartości dopuszczalne hałasu na stanowiskach pracy ze względu na ochronę słuchu pracownika:

• poziom ekspozycji na hałas – 85 dB

• maksymalny poziom dźwięku A – 115 dB

• szczytowy poziom dźwięku C – 135 dB

Zagadnienia: Pojęcie hałasu, dźwięki słyszalne i niesłyszalne, próg słyszalności, długość fali, częstotliwość, drgania, natężenie dźwięku, ekspozycja, dopuszczalne wartości hałasu, wartości maksymalne i szczytowe, częstotliwości oktawowe,

Literatura:

• PN-ISO 9612:2004 - Akustyka. Wytyczne do pomiarów i oceny ekspozycji na hałas w środowisku pracy.

• PN-N-01307:1994 - Hałas. Dopuszczalne wartości hałasu w środowisku pracy. Wymagania dotyczące wykonywania pomiarów.

• Dz.U. 2002 r. Nr 217 poz. 1833 - Rozporządzenie Ministra Pracy i Polityki Społecznej z dnia 29 listopada 2002 r. w sprawie najwyższych dopuszczalnych stężeń i natężeń czynników szkodliwych dla zdrowia w środowisku pracy.

Wybuch pyłu węglowego

Pył węglowy to rozdrobniona frakcja węgla która przechodzi przez sito w wymiarze oczek 1 × 1 mm. Pył powstaje w wyniki urabiania ładowania i transportu węgla. Czynnikami, które decydują o wybuchu pyłu są:

• wybuchowość pyłu,

• lotność pyłu (od zawartości 10 – 12%)

• stopień rozdrobnienia (poniżej 1mm),

• granice wybuchowości,

• inicjał wybuchu,

• obecność metanu,

• warunki w wyrobiskach i inne czynniki

Wybuch – rozprzestrzenianie się płomienia w mieszaninie palnych gazów, zawieszonego pyłu, palnej pary, mgły lub innych kombinacji, z gazowym utleniaczem, takim jak powietrze, w zamkniętym lub praktycznie zamkniętym naczyniu (gwałtowne spalanie z charakterystycznym efektem dźwiękowym)

Przyczyny zainicjowania wybuchu pyłu węglowego:

- roboty strzałowe

- rozerwanie połączenia między kablami

- pożar w wyrobisku

• zapalenie metanu

Parametry wybuchu:

- dolna granica – 50 g/m³ (obecność metanu obniża tę wartość)

- górna granica – 1000 g/ m³

• Temperatura zapłonu dla pyłu węglowego – 550 ⁰C

• Ciśnienie wybuchu pyłu węglowego – 340 kN/m²

Pył węglowy = substancje palne + substancje niepalne

• kopalnie gazowe – bezpieczne 80% substancji niepalnych

• kopalnie niegazowe - bezpieczne 70% substancji niepalnych

W celu porównywania pyłów określa się ich:

• stopień wybuchowości S – określa procentową zawartość części niepalnych w pyle, która wystarcza do zabezpieczenia go przed przenoszeniem wybuchu, zwykle S > 80%

v – zawartość części lotnych w pyle węglowym, [%]

• wskaźnik wybuchowości Z – podaje wagową ilość części niepalnych stałych, jaka musi przypadać na jednostkę wagową czystego pyłu dla zabezpieczenia go przed przenoszeniem wybuchu, zwykle Z > 4

KLASA A – zalicza się pokłady węgla lub ich części oraz wyrobiska górnicze, w których:

1. nie występuje niebezpieczny pył węglowy lub

2. w strefie zagrożenia nie ma odcinków wyrobisk dłuższych niż 30 m z niebezpiecznym pyłem węglowym

KLASA B – zalicza się pokłady węgla lub ich części oraz wyrobiska górnicze, w których:

1. występuje niebezpieczny pył węglowy lub

2. w strefie zagrożenia są odcinki wyrobisk z niebezpiecznym pyłem węglowym dłuższe niż 30 m

Strefa zagrożenia wybuchem pyłu węglowego obejmuje wyrobiska górnicze znajdujące się w zasięgu do:

300 m w polach nie metanowych

500 m w polach metanowych

od miejsca możliwego wybuchu pyłu węglowego

Profilaktyka:

1. Zwalczanie pyłu w miejscu powstawania

- większe zabiory kombajnu

- zlewanie czoła ściany wodą

- zraszanie na przesypach

2. Zwalczanie zapoczątkowania wybuchu

- kontrola stężenia metanu

- stosowanie bezpiecznego sprzętu elektrycznego

- stosowanie właściwych środków strzelniczych

3. Przeciwdziałanie rozwojowi wybuchu

- neutralizacja zalegającego pyłu w wyrobisku przez pył kamienny

- zapobieganie lotności pyłu przez użycie wody

- stosowanie past pyłochłonnych

4. Ograniczenie zasięgu wybuchu

- zapory przeciwwybuchowe: pyłowe lub wodne

Ilość pyłu na zaporze w pokładach metanowych 400 kg na m² przekroju wyrobiska

Ilość pyłu na zaporze w pokładach nie metanowych 200 kg na m² przekroju wyrobiska