ZAGROŻENIA NATURALNE

1. Przyczyny występowania i skala zagrożeń naturalnych w górnictwie podziemnym, czynniki sprzyjające wzrostowi zagrożenia.

Charakterystyka i skala zagrożeń:

● metanowe - związane z występowaniem w górotworze metanu i jego uwalnianiem w wyniku działalności górniczej. Metan i pył węglowy to niezależnie lub łącznie stanowią zagrożenie o najwyższym stopniu katastrofogenności.

● pożarowe - dominują pożary endogeniczne, powstające najczęściej jako efekt samozapalenia się węgla. Samozapalenie jest wywolane utlenianiem wegla w sprzyjających okolicznościach.

● pyłowe:

-wybuchem pyłu węglowego - w przypadku wybuchu może stanowić znaczne zagrożenie dla życia pracowników oraz powodować ogromne straty materialne. W kopalniach węgla zawsze występuje pewna ilość pyłu węglowego.

- pyłami szkodliwymi dla zdrowia - pracownicy są narażeni na na wdychanie substancji szkodliwych w tym zwłaszcza krzemionki. Zagrożenie to prowadzi do pylicy płuc. Corocznie notuje się kilkaset nowych przypadków zachorowań.

● tąpaniami- jego przyczyna jest koncentracja naprężeń w górotworze. Należy do najgroźniejszych zagrożeń naturalnych. W 1998r wydobycie z pokładów zagrożonych tąpaniami stanowiło około 30% ogólnego wydobycia, w tym 10% z pokładów o III stopniu zagrożenia tąpaniami.

● wodne - podstawowymi źródłami zagrożenia wodnego są podziemne i powierzchniowe zbiorniki wodne oraz zawodnione warstwy górotworu. Od kilku już lat nie zanotowano zdarzeń związanych z wdarciem wody.

● klimatyczne - wynika z niekorzystnego wpływu temperatury i wilgotności na organizm ludzki. Z tych względów nie jest to zagrożenie katastrofogenne i raczej nie są znim związane zdarzenia wypadkowe.

● zawałowe - przyczyną jest głównie słaba obudowa, jej uszkodzenie albo tąpnięcie.

● radiacyjne - jego źródłami są krótkożyciowe produkty rozpadu radonu i izotopy radu występujące w wodach dołowych.

Czynniki wpływające na wzrost zagrożeń:

● metanowe

- zwiększeniem głębokości eksploatacji i związaną z tym większą metanonośnością pokładów,

- stosowaniem coraz dłuższych ścian,

- zwiększeniem prędkości przemieszczania się frontów ścian,

- eksploatacja poniżej poziomu udostępniania.

● pyłowe - zwiększająca się koncentracja i mechanizacja produkcji.

● pożarami endogenicznymi

- rozkruszenie węgla,

- wzrastająca głębokość,

- niewłaściwy system wentylacji i eksploatacji.

● tąpaniami

- zwiększeniem się głębokości eksploatacji

- wybieraniem resztkowych partii

- zwiększeniem wytrzymałości skał otaczających pokłady wraz z głębokością

● wodne - wraz z głębokością zmniejsza się dopływ wody do kopalń.

● klimatyczne - wzrastająca głębokość i duża koncentracja wydobycia.

2. Systematyka i kryteria klasyfikacji zagrożeń naturalnych w górnictwie podziemnym.

Systematyka:

Ze wzg. na charakter:

● Wentylacyjne - związane z atmosferą kopalnianą (gazowe, pożarowe, pyłowe, temperaturowe, radiacyjne)

● Geomechaniczne - (wstrząsami, tąpaniami, wyrzutami gazów i skał, zawałami, obławami)

● Wodne - związane z warunkami hydrogeologicznymi.

Ze wzg. na skutki: - katastrofogenne i niekatastrofogenne.

Ze wzg. na rodzaj górnictwa: podziemne, odkrywkowe, otworowe.

Kryteria klasyfikacji:

●Kategorie zagrożenia metanowego (4 kategorie)

I - 0,1 do 2,5 m³/Mg,

II - 2,5 m³/Mg - 4,5 m³/Mg

III - 4,5 m³/Mg - 8 m³/Mg

IV - powyżej 8 m³/Mg lub wystąpił nagły wypływ metanu albo wyrzut metanu i skał.

● Podział węgla według skłonności do samozapalenia (5 kategori)

I - bardzo mała skłonność do samozapalenia

II - mała

III - średnia

IV - duża

V- bardzo duża

● wybuchem pyłu węglowego (dwie klasy)

A - pokłady węgla lub ich części, wraz z wyrobiskami w nich, w których występuje pył węglowy zabezpieczony w sposób naturalny lub nie ma odcinków z pyłem niezabezpieczonym dłuższych niż 30 m

B - zagrożenia wybuchem pyłu węglowego zalicza się pokłady węgla lub ich części, wraz z wyrobiskami drążonymi w tych pokładach lub częściach, które nie spełniają wymagań zawartych w klasie A

● tąpaniami (3 stopnie)

I - pokłady lub ich części zalegające w górotworze zagrożonym tąpaniami, w których:

1.dokonano odprężenia:

2. po odprężeniu tąpnięcia nie występują.

II - nie dokonano odprężenia przez wybranie pokładu sąsiedniego

III - nie dokonano odprężenia przez wybranie pokładu sąsiedniego lub wystąpiło tąpnięcie, pomimo dokonanego wcześniej odprężenia.

● wyrzutami gazów i skał (dwie kategorie)

1) skłonne do występowania wyrzutów metanu i skał,

2) zagrożone wyrzutami metanu i skał (metan nośność powyżej 8 m3/Mg lub wystąpił nagły wyrzut)

● wodne (trzy kategorie)

● radiacyjne (dwie klasy)

klasy A, w których środowisko pracy stwarza potencjalne narażenie otrzymania przez pracownika rocznej dawki skutecznej 1 - 6 mSv,

klasy B - przekraczającej 6 mSv.

3. Metody oceny stanu oraz sposoby monitoringu zagrożeń naturalnych w górnictwie podziemnym.

1. analityczne - prognoza zagrożeń oparta o rozwiązania analityczne (teoretyczne)

- metanowe - prognoza ilości metanu wydzielonego do wyrobiska, metanonośność

- pożarowe - wskaźniki pożarowe, metoda klasyfikacji pól wybierkowych PS, NPS

- wybuchem pyłu węglowego - prognoza zapylenia wyrobisk, obliczenia stężeń pyłu

- klimatyczne - prognoza temperatury, bilans cieplny, temperatura zastępcza

- radiacyjne - wyznaczenie dawki równoważnej

- tąpaniami - wyznaczenie stref koncentracji naprężeń, prognoza aktywności sejsmicznej

- wyrzutami gazów i skał - jak przy zagrożeniach metanowych i tąpaniami

- wodne - prognozowanie dopływu wody

2. górnicze - kontrola i pomiary parametrów zagrożeń wykonane w wyrobiskach górniczych

- metanowe - kontrola stężeń metanu w wyrobiskach, metanometria

- pożarowe - kontrola gazów: tlenu, tlenku i dwutlenku węgla, analiza temperatury, termowizja, ocena czynników wpływających na wielkość zagrożenia

- radiacyjne - pomiar promieniowania alfa i gamma

- wybuchem pyłu węglowego - kontrola zapylenia wyrobisk (pyłomierze)

- klimatyczne - pomiar temperatury, wilgotności, prędkości powietrza

- tąpaniami, wyrzutami gazów i skał - obserwacje wizualne wyrobisk, metoda rozeznania górniczego, sondaż małośrednicowy

- zawałowe - pomiary penetrometryczne, pomiar konwergencji i przemieszczenia górotworu

- wyrzutami gazów i skał - pomiar ciśnienia gazu i desorpcji w otworach badawczych

- wodne - wiercenie otworów badawczych

3. laboratoryjne - wyznaczenie parametrów zagrożeń w warunkach laboratoryjnych

- metanowe - określenie metanonośności

- pyłowe - lotność pyłu, stopień rozdrobnienia

- pożarowe - określenie skłonności węgla i energii aktywacji, czas inkubacji pożaru

- radiacyjne - stężenie izotopów radu

- tąpaniami, zawałowe - określenie parametrów geomechanicznych skał, skłonność pokładu do tąpań

- wyrzutami gazów i skał - gazonośność, zwięzłość, szczelinowatość, kruszność

- wodne - szczelinowatość skał, odsączalność (współczynnik odsączalności), przepuszczalność (współczynnik filtracji)

4. geofizyczne - badanie procesów fizycznych zachodzących w górotworze metodami geofizycznymi

- pożarowe - metoda geoelektryczna, termowizja

- pyłowe - metoda grawimetryczna

- klimatyczne - termowizja

- radiacyjne - radiometria

- tąpaniami - metody: sejsmologiczna, sejsmoakustyczna, sejsmiczna, geoelektryczna

- wyrzutami gazów i skał - metody sejsmoakustyczna i sejsmiczna

- wodne - metoda geoelektryczna

5. klasyfikacja zagrożeń - gradacja stanu zagrożeń

4. Metody zwalczania zagrożeń naturalnych w górnictwie podziemnym.

● metanowego:

-odmetanowanie górotworu,

- intensywne przewietrzanie wyrobisk,

-monitoring stanu zagrożenia metanowego.

● pożarowego:

- stosowanie czujników tlenku węgla

- pobieranie próbek powietrza

- wykorzystanie kamer termowizyjnych

- doszczelnianie zrobów i wyrobisk mieszaniną wodno-popiołową.

- zastosowanie izopiany w doszczelnianiu zrobów.

● wybuchem pyłu węglowego:

Cztery linie obrony:

1) zwalczanie pyłu węglowego w miejscu jego powstania, pozbawienie lotności pyłu poprzez zraszanie.

2) zwalczanie zapoczątkowania wybuchu poprzez zwalczeniu zagrożenia metanowego, oraz profilaktyki związanej z używaniem materiałów wybuchowych.

3) przeciwdziałanie rozwojowi wybuchu - strefy zabezpieczające opylane pyłem kamiennym lub zraszane wodą.

4) ograniczenie zasięgu wybuchu - zapory z pyłu kamiennego oraz zapory wodne

● tąpaniami:

- Odprężanie

- Metoda wierceń otworów małośrednicowych

- Strzelania odprężające

- Nawadnianie pokładu

● wodnego

-rozpoznaniu warunków

-pozostawienie odpowiednich filarów bezpieczeństwa lub budowę tam wodnych

-odwadnianie zbiorników wodnych.

5. Zagrożenia naturalne w górnictwie odkrywkowym i otworowym.

Odkrywkowe:

osuwiskowe i obrywanie się skał, wodne, Sejsmiczne, Gazowe, Pożarami endogenicznymi

Otworowe

Erupcyjne, Siarkowodorowe, Zapadliskami, wybuchem, pożarowe

WENTYLACJA I POŻARY

1. Skład, parametry, i metody kontroli stanu atmosfery kopalnianej.

Skład: tlen, dwutlenek i tlenek węgla, azot, wodór, tlenki azotu, tlenek siarki, siarkowodór, metan.

Parametry: ciśnienie pary wodnej, wilgotność właściwa, względna i bezwzględna, gęstość, entalpia, temperatura, tem. punktu rosy, ciepło jawne i utajone, współczynnik przewodzenia ciepła.

Metody kontroli:

Pomiar prędkości przepływu powietrza

Pomiar tem. i cieplnych warunków pracy (wilgotność, tem, natężenie chłodzenia)

Pomiar ciśnienia i roznicy cisnien

Oznaczanie składu powietrza

2. Sposoby i systemy przewietrzania wyrobisk.

Sposoby przewietrzania kopalń: wentylacja: ssaca, tloczaca, ssąco tloczaca

Systemy: nierozgałęzione, rozgałęzione

Wetylacja odrebna (lutniociągami): ssace, tloczace, kombinowane

Systemy przewietrzania scian eksploatacyjnych: U, Z, Y, H

3. Klimatyczne warunki pracy w kopalniach.

Przez komfort pracy rozumie się wspólne odziaływanie: wilgotności względnej, tempetatury, i predkosci przepływu powietrza. Miarą zagrozenia klimatycznego jest wartość tem. mierzona termometrem sychym i intensywność chłodzenia mierzona katatermometrem wilgotnym.

28 C i 11 katastopni; 28-33; powyżej 33 C

Sposoby zapewnienia odpowiednich warunków:

- wlasciwe przewietrzanie

- stosowanie właściwych urzadzen pomiarowych

- odpowiednie urządzenia chłodnicze

- wlasciwy nadzor

4. Proces samozapalenia węgla, czynniki geologiczne i górnicze wpływające na wielkość zagrożenia.

Dwa charakterystyczne okresy: przygotowawczy (inkubacyjny), samozagrzewania

Czynniki geologiczne: stopien metamorfizmu wegla; skład petrograficzny, wilgotność; zawartość gazow zaabsorbowanych; stopien rozdrobnienia; zawartość popiołu, grubość pokładu; nachylenie; rodzaj skal otaczających.

Czynniki górnicze: system eksploatacji; niestaranna likwidacja zrobow; podbieranie pokładu; zle przewietrzanie; koncentracja wydobycia

5. Prognozowanie i zwalczanie zagrożenia pożarami endogenicznymi.

Prognozowanie: metoda w. opalinskiego i z. maciejasza

Zwalczanie:

Aktywne: gaszenie zagrzanego lub palącego się wegla; gaszenie podsadzka i zawiesina ilowa; gaszenie gazami obojętnymi

Pasywne: otamowanie

MASZYNY GÓRNICZE

1. Uwarunkowania wyboru sposobów oraz maszyn do urabiania, ładowania i transportu skał w górnictwie odkrywkowym i podziemnym.

PODZIEMNE:

Ładowarki: miejsce pracy, wymiary i przekroj wyrobiska, naciski na spag, nachylenie, rodzaj napędu, rodzaj urobku, wydajność.

Przenosniki: wydajność

Kombajn: przekroj i kształt wyrobiska, nacisk na spag; nachylenie; napęd; urabialnosc; dlugosc wyrobiska

ODKRYWKOWE

sposob udostępniania złoża: rzeźba terenu i warunki geologiczne złoża, końcowy zarys oraz graniczna głębokość wyrobiska, warunki zalegania złoża, charakterystyka jakościowa kopaliny, własności fizyczne i mechaniczne kopaliny i skał płonnych, zasoby kopaliny.

Transport: ilości urabianych mas, rodzaju transportowanych mas, odległości transportu, wymiarów geometrycznych wyrobisk i zwałowisk, rodzaju maszyn urabiających i zwałujących, żywotności odkrywki, podaży maszyn, efektywności ekonomicznej rozwiązania.

2. Maszyny do urabiania w górnictwie odkrywkowym i podziemnym.

PODZIEMNE:

Wiertarki: udarowe, obrotowe, udarowo, obrotowe

Wozy wiertnicze

Kombajny chodnikowe i scianowe

ODKRRYWKOWE

Koparki jednonaczyniowe (łyżkowe). Budowa ogólna: podwozie, obrotowe nadwozie, osprzęt (wysięgnik, ramię łyżki z łyżką, urządzenia przeniesienia napędu).

Koparki wielonaczyniowe. Podstawowe zespoły koparki to: podwozie, nadwozie (obrotowe lub nieobrotowe względem podwozia), zespół urabiający, ładujący.

koparki zgarniakowe

spycharki

pogłębiarki mechaniczne i hydrauliczne,

hydromonitory

3. Maszyny do ładowania w górnictwie odkrywkowym i podziemnym.

PODZIEMNE:

Ładowarki: zgarniakowe, zasięrzutne, łapowe, bocznie wysypujące, do pobierki spągu

ODKRRYWKOWE

Podawarki

Koparki łyżkowe jako ładowarki

Ładowarki łyżkowe

W kopalniach żwiru pracują ładowarki ślimakowe.

Na składowiskach kruszywa pracują ładowarki tarczowe.

4. Maszyny do transportu w górnictwie odkrywkowym i podziemnym.

PODZIEMNE:

Przenośniki: zgrzebłowy scianowy i podscianowy, taśmowy

Transport ciągły (wozy ciągnione, kolejki podwieszana); przerywany (beztorowy i torowy)

ODKRRYWKOWE

Cykliczny: szynowy, samochodowy, linowy, zgarniarkami skrzyniowymi, spycharkami,

Ciągły: taśmowy, hydrotransport.

5. Maszyny do zabezpieczania górotworu.

Obudowa podporowa, podporowo-osłonowa, osłonowo-podporowa, osłonowa

Elementy obudowy zmechanizowanej: stropnica, osłoda odzawałowa, spągnica, podpory hydrauliczne, siłowniki, uład przesuwny, osłona czołowa, łączniki układu lemiskatowego.

---