311[15] Z4 04 Przewietrzanie kopalń

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

MINISTERSTWO EDUKACJI

NARODOWEJ

Jacek Zagłówek

Przewietrzanie kopalń 311[15].Z4.04

Poradnik dla ucznia

Wydawca

Instytut Technologii Eksploatacji – Państwowy Instytut Badawczy
Radom 2007

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Recenzenci:
dr inż. Sylwester Rajwa
mgr inż. Janina Świątek

Opracowanie redakcyjne:
mgr inż. Danuta Pawełczyk

Konsultacja:
mgr inż. Gabriela Poloczek

Poradnik stanowi obudowę dydaktyczną programu jednostki modułowej 311[15].Z4.04
„Przewietrzanie kopalń” zawartego w modułowym programie nauczania dla zawodu technik
górnictwa podziemnego.

Wydawca

Instytut Technologii Eksploatacji – Państwowy Instytut Badawczy, Radom 2007

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

SPIS TREŚCI

Wprowadzenie

Wymagania wstępne

Cele kształcenia

Materiał nauczania

4.1. Powietrze kopalniane

4.1.1. Materiał nauczania

4.1.2. Pytania sprawdzające

4.1.3. Ćwiczenia

4.1.4. Sprawdzian postępów

4.2. Przepływ powietrza w kopalni

4.2.1. Materiał nauczania

4.2.2. Pytania sprawdzające

4.2.3. Ćwiczenia

4.2.4. Sprawdzian postępów

4.3. Wentylacja wyrobisk za pomocą wentylatorów głównych

4.3.1. Materiał nauczania

4.3.2. Pytania sprawdzające

4.3.3. Ćwiczenia

4.3.4. Sprawdzian postępów

4.4. Przewietrzanie wyrobisk za pomocą lutniociągów, pomocniczych

urządzeń wentylacyjnych i przez dyfuzję

4.4.1. Materiał nauczania

4.4.2. Pytania sprawdzające

4.4.3. Ćwiczenia

4.4.4. Sprawdzian postępów

4.5. Urządzenia klimatyczne

4.5.1. Materiał nauczania

4.5.2. Pytania sprawdzające

4.5.3. Ćwiczenia

4.5.4. Sprawdzian postępów

Sprawdzian osiągnięć

Literatura

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

1. WPROWADZENIE

Poradnik będzie Ci pomocny w przyswajaniu wiedzy o systemach przewietrzania kopalń,

dla zapewnienia bezpiecznych warunków pracy. Wskaże, jak należy w aspekcie
obowiązujących

przepisów

dobierać

zabudowywać

urządzenia

wentylacyjne

i zabezpieczające. Pokaże jakie są metody wykonywania pomiarów parametrów powietrza
kopalnianego. Pozwoli na właściwą ocenę warunków klimatycznych na stanowisku pracy.
Omówione zostaną zasady budowania tam wentylacyjnych i izolacyjnych.

W poradniku zamieszczono:

−

Wymagania wstępne, czyli wykaz niezbędnych umiejętności i wiedzy, które powinieneś
mieć opanowane, aby przystąpić do realizacji tej jednostki modułowej.

−

Cele kształcenia tej jednostki modułowej.

−

Materiał nauczania, który umożliwia samodzielne przygotowanie się do wykonania
ćwiczeń i zaliczenia sprawdzianów. Wykorzystaj do poszerzenia wiedzy wskazaną
literaturę oraz inne źródła informacji. Obejmuje on również:

pytania sprawdzające wiedzę potrzebną do wykonania ćwiczenia,

ćwiczenia wraz z poleceniem i sposobem wykonania,

wykaz materiałów, narzędzi i sprzętu potrzebnych do realizacji ćwiczenia,

sprawdzian postępów, który umożliwi Ci sprawdzenie poziomu umiejętności po
wykonaniu ćwiczeń. Wykonując sprawdzian postępów powinieneś odpowiadać na
pytanie tak lub nie, co oznacza, że opanowałeś materiał albo nie.

−

Sprawdzian osiągnięć sprawdzający Twoje opanowanie wiedzy i umiejętności z zakresu
całej jednostki modułowej.

−

Wykaz literatury, z jakiej możesz korzystać podczas nauki w celu pogłębienia wiedzy
z zakresu programu jednostki modułowej.
Jeżeli masz trudności ze zrozumieniem tematu lub ćwiczenia, to poproś nauczyciela

o wyjaśnienie i ewentualne sprawdzenie, czy dobrze wykonujesz określoną czynność. Po
opanowaniu umiejętności spróbuj zaliczyć sprawdzian z zakresu jednostki modułowej.

Jednostka modułowa: „Przewietrzanie kopalń”, jest czwartą jednostką w module

„Eksploatacja górnicza złóż”.

Bezpieczeństwo i higiena pracy

W czasie pobytu w pracowni, obiektach kopalnianych na powierzchni, sztolni

i w wyrobiskach dołowych (pole szkoleniowe) musisz przestrzegać regulaminów, przepisów
bezpieczeństwa i higieny pracy oraz instrukcji przeciwpożarowych, wynikających z rodzaju
wykonywanych prac, zachować szczególną dyscyplinę, utrzymywać porządek w miejscu
wykonywania ćwiczeń. Przepisy te poznałeś już podczas realizacji wcześniejszych jednostek
modułowych. Podczas realizacji ćwiczeń będą przypominane przepisy bezpieczeństwa
i higieny pracy do których musisz się stosować.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Schemat układu jednostek modułowych

311[15].Z4

Eksploatacja górnicza złóż

311[15].Z4.06

Dobieranie metod

i organizowanie procesu

wzbogacania kopalin

311[15].Z4.01

Udostępnianie i przygotowywanie

złoża do eksploatacji

311[15].Z4.02

Klasyfikowanie systemów

eksploatacji złóż

311[15].Z4.05

Użytkowanie środków

strzałowych

311[15].Z4.04

Przewietrzanie kopalń

311[15].Z4.03

Dobieranie obudów górniczych

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

2. WYMAGANIA WSTĘPNE

Przystępując do realizacji programu jednostki modułowej powinieneś umieć:

−

definiować, stosować i przeliczać jednostki układu SI,

−

rozpoznawać zagrożenia naturalne i techniczne występujące w kopalniach węgla, rud
i soli,

−

obsługiwać podstawowe przyrządy do pomiarów gazów kopalnianych,

−

przestrzegać zasad bezpieczeństwa i higieny pracy oraz ochrony przeciwpożarowej,

−

czytać mapy górnicze,

−

określać warunki zalegania pokładów węgla w złożu,

−

charakteryzować parametry i zasady eksploatacji maszyn i urządzeń górniczych,

−

wyjaśniać zagrożenia związane z wystąpieniem pożaru podziemnego,

−

wyjaśniać zasady zachowania się załogi w czasie pożaru,

−

posługiwać się podstawowymi środkami gaśniczymi i sprzętem gaśniczym do gaszenia
pożaru podziemnego,

−

stosować przepisy w przypadku wystąpienia pożaru w zakładzie górniczym,

−

przedstawiać zagrożenia powstałe w przypadku przekroczenia dopuszczalnych stężeń
gazów,

−

wskazywać miejsca możliwego zapoczątkowania wybuchu pyłu węglowego,

−

stosować aparat ucieczkowy,

−

projektować zabezpieczenie przeciwpożarowe,

−

projektować zabezpieczenie przeciwwybuchowe,

−

projektować zabezpieczenie metanometryczne.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

3. CELE KSZTAŁCENIA

W wyniku realizacji programu jednostki modułowej powinieneś umieć:

−

wyjaśnić pojęcie powietrza atmosferycznego i kopalnianego,

−

scharakteryzować czynniki charakteryzujące klimat w kopalni,

−

scharakteryzować zasady rozprowadzania powietrza w wyrobiskach górniczych,

−

określić zasady przewietrzania wyrobisk udostępniających i eksploatacyjnych,

−

wykreślić schematy przewietrzania (przestrzenny, kanoniczny),

−

określić kierunki przepływu powietrza w kopalniach,

−

dokonać pomiaru prędkości, temperatury i wilgotności powietrza w kopalniach,

−

scharakteryzować sposoby kontroli i przyrządy do pomiaru składu powietrza
kopalnianego,

−

zabudować wentylator lutniowy w wyrobisku górniczym,

−

zbudować tamy wentylacyjne,

−

określić zasady oddymiania wyrobisk,

−

zbudować mosty wentylacyjne,

−

scharakteryzować urządzenia klimatyzacyjne stosowane w kopalniach,

−

obliczyć sieci wentylacyjne z wykorzystaniem arkusza kalkulacyjnego,

−

uzasadnić konieczność stosowania stanowiskowej instrukcji bezpieczeństwa i higieny
pracy i zabezpieczenia przeciwpożarowego,

−

zastosować

przepisy

bezpieczeństwa

higieny

pracy

i zabezpieczenia

przeciwpożarowego podczas wykonywania instalacji wentylacyjnych.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4. MATERIAŁ NAUCZANIA

4.1. Powietrze kopalniane

4.1.1. Materiał nauczania

Powietrze atmosferyczne i kopalniane

Powietrze atmosferyczne suche, to mieszanina gazów chemicznie obojętnych względem

siebie, złożona z:

−

azotu N

około 78% objętości,

−

tlenu O

około 21% objętości,

−

dwutlenku węgla CO

, gazów szlachetnych, pary wodnej i innych około 1% objętości.

Powietrze

kopalniane

jest

mieszaniną

powietrza

atmosferycznego

gazów

wydzielających się w kopalni. We wszystkich dostępnych wyrobiskach i pomieszczeniach
[14, Dział IV paragraf 187] powietrze kopalniane powinno zawierać minimum 19 % tlenu
a najwyższe dopuszczalne stężenia gazów szkodliwych dla człowieka nie mogą przekraczać
wartości podanych w tabeli.

Tabela 1. Najwyższe dopuszczalne stężenia gazów szkodliwych dla człowieka w powietrzu kopalnianym [14]

Rodzaj gazu

NDS

[% obj.]

NDS

[mg/m

]

NDSCh

[% obj.]

NDSCh

[mg/m

]

Dwutlenek węgla

Tlenek węgla

Tlenek azotu

Dwutlenek siarki

Siarkowodór

1,0

0,0026

0,00026

0,000075

0,0007

–

5
2

1,0

0,015

0,00052
0,00019

0,0014

–

180

Skróty wymienione w tabeli oznaczają:
NDS – najwyższe dopuszczalne stężenie średnioważone
NDSCh– najwyższe dopuszczalne stężenie chwilowe w czasie nie dłuższym niż 30 minut

w okresie zmiany roboczej.

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 określa najwyższe dopuszczalne stężenia dla czynników chemicznych
i pyłów oraz najwyższe dopuszczalne natężenia dla czynników fizycznych.

Najwyższe dopuszczalne stężenie (NDS) – to wartość średnia ważona stężenia, którego

oddziaływaniena 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), to 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;

W tabeli 2 podano również stężenia gazów w ppm, tj. jednostkach udziału

objętościowego stosowanych w krajach anglosaskich w analizie gazów. W górnictwie
posługujemy się tymi jednostkami analizując stężenia gazów.

1 ppm = 1 cm³ / 1m³ = 10

–6

m³/m³

1 ppm = 0,0001 % objętości

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

W razie stwierdzenia w wyrobisku, że skład powietrza nie odpowiada wymogom

określonym powyżej, należy niezwłocznie wycofać ludzi z zagrożonych wyrobisk, wyłączyć
sieć elektryczną, unieruchomić maszyny i inne urządzenia a wejście do tych wyrobisk
zagrodzić, oraz zawiadomić najbliższą osobę dozoru ruchu.

Charakterystyka gazów kopalnianych

Tlen o symbolu chemicznym O

jest gazem bezbarwnym, bez smaku i zapachu,

niepalnym i niewybuchowym, lżejszym od powietrza, niezbędnym do życia każdego żywego
organizmu. Tlen łączy się prawie ze wszystkimi pierwiastkami. Reakcjom tym towarzyszy
zawsze wydzielanie się ciepła. W zależności od szybkości łączenia się tlenu z innymi
substancjami rozróżnia się następujące reakcje chemiczne:

–

utlenianie, czyli powolne łączenie się z tlenu z ciałami,

–

palenie, czyli szybkie łączenie się tlenu z ciałem,

–

wybuch, czyli gwałtowne łączenie się tlenu z ciałem,
Zbyt niska zawartość tlenu w powietrzu kopalnianym powoduje zaburzenia w procesie

oddychania, utratę przytomności a w skrajnym przypadku nawet śmierć.

Spadek zawartości tlenu w powietrzu kopalnianym spowodowany jest między innymi

przez:

–

oddychanie ludzi przebywających pod ziemią,

–

procesy utleniania,

–

wydzielanie się gazów z calizny i ze zrobów,

–

wyrzut gazów i skał.
Azot jest gazem bezbarwnym bez smaku i zapachu, nieco lżejszym od powietrza. Jest to

gaz obojętny dla procesów palenia i oddychania. Zawartość azotu w powietrzu kopalnianym
wynosi od 77% do 81% objętości

Dwutlenek węgla (ditlenek węgla) jest gazem bezbarwnym, bez zapachu i smaku. Jest to

gaz niepalny i nie wybuchowy, duszący. Dwutlenek węgla trudno miesza się z powietrzem
a ponieważ jest znacznie cięższy od powietrza dlatego przy braku ruchu powietrza w
wyrobisku zbiera się w jego najniższych częściach. Głównymi źródłami powstawania
dwutlenku węgla w kopalniach są procesy utleniania wydzielania z węgla i skał. Ponadto
dwutlenek węgla powstaje w czasie wykonywania robót strzałowych, podczas pożarów
podziemnych, wybuchów metanu lub pyłu węglowego, oddychania ludzi.

Tlenek węgla jest gazem bezbarwnym, bez zapachu i smaku. Jest gazem nieco lżejszym

od powietrza. Tlenek węgla jest gazem palnym a więc i wybuchowym (w przedziale 4% do
72%). Jest to gaz bardzo silnie trujący. Właściwości trujące tlenku węgla polegają na tym, że
ma on zdolność łatwego i szybkiego łączenia się z hemoglobiną krwi. Przez połączenie tlenku
węgla z hemoglobiną, które następuje około 300 razy łatwiej i szybciej niż łączenie się
hemoglobiny z tlenem krew zostaje zamieniona karboksyhemoglobinę niezdolną już do
wchłonięcia tlenu. Powoduje to początkowo obniżenie sprawności organizmu, a w miarę
wzrostu może spowodować śmierć człowieka. Głównymi źródłami powstawania tlenku węgla
w kopalni są: roboty strzałowe, pożary podziemne, wybuchy metanu lub pyłu węglowego
oraz praca silników spalinowych.

Tlenki azotu są gazami trującymi o gryzącym zapachu i barwie od żółtej do brunatnej.

Tlenek azotu łatwo utlenia się do dwutlenku azotu, który jest gazem znacznie cięższym od
powietrza. Szkodliwe oddziaływanie tlenków azotu na organizm ludzki objawia się zwykle od
kaszlu, następnie występują zawroty głowy, utrata przytomności i śmierć. Objawy zatrucia
występują często dopiero po kilkugodzinnym ich wdychaniu ale w sposób nagły. Tlenki azotu
powstają w kopalni przy używaniu materiałów wybuchowych zawierających głównie

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

glicerynę, zwłaszcza w warunkach nieprawidłowego strzelania, kiedy ładunek zamiast
eksplodować tylko się wypala.

Dwutlenek siarki jest gazem bezbarwnym o bardzo ostrym i drażniącym zapachu. Jest to

gaz znacznie cięższy od powietrza, niepalny i niewybuchowy. Jest gazem bardzo trującym
atakującym górne drogi oddechowe, wywołującym kaszel i nie dopuszcza tlenu do krwi.
Tworzy się on podczas pożarów kopalnianych, podczas strzelania materiałami wybuchowymi
zawierającymi siarkę oraz podczas strzelania w skałach zawierających siarczki. Może
wydzielać się także z skał wraz z metanem.

Siarkowodór jest gazem bezbarwnym o przykrym zapachu zepsutych jaj. Jest gazem

silnie trującym, cięższym od powietrza. Jest gazem palnym a więc i wybuchowym
(w przedziale od 4,5% do 45%). Szkodliwe oddziaływanie na organizm ludzki polega na
drażniącym działaniu na błony śluzowe, zatruwaniu krwi podobnie jak tlenek węgla.
Głównymi źródłami wydzielania się siarkowodoru do powietrza kopalnianego są: skały
(szczególnie pokłady soli kamiennej), rozkład substancji organicznych, pożary, rozkład
materiałów wybuchowych.

Wodór jest gazem bezbarwnym bezwonnym, bez smaku, znacznie lżejszym od

powietrza. Ze względu na oddziaływanie na organizm ludzki jest gazem obojętnym. Jest to
gaz palny a więc i wybuchowy. W kopalni źródłem wydzielania się wodoru są: skały, pokłady
soli potasowych, węgiel o średnim stopniu zmetamorfizowania oraz ładowanie baterii
akumulatorów.

Metan jest gazem bezbarwnym, bez zapachu i smaku. Jest gazem znacznie lżejszym od

powietrza. Przy bezruchu powietrza w wyrobisku gromadzi się w jego górnych częściach.
Metan jest gazem obojętnym dla procesów oddychania. Jest gazem palnym a więc
i wybuchowym.

Temperatura wybuchu metanu wynosi w wolnej przestrzeni 2146,15 K (1875°C),

dochodząc w przestrzeni zamkniętej do 2921,15 K (2650°C). Przy koncentracji do 5% metanu
wypala się on spokojnie w zetknięciu ze źródłem termicznym, a po usunięciu czynnika
termicznego spalanie zostanie przerwane. W przedziale od 5% do15% występuje zjawisko
wybuchu, a powyżej 15% mieszanina jest palna. Najłatwiej zapala się mieszanina metanu
o koncentracji od 7% do 8%.Najsilniejszy wybuch ma miejsce przy 9,5% metanu i 19% tlenu.
Taką koncentrację nazywamy stechiometryczną, wypala się przy niej cały tlen zawarty
w powietrzu kopalnianym.

Przy koncentracjach metanu powyżej wybuchowych metan pali się płomieniem, przy

czym proces ten nie przerywa się także po usunięciu inicjału zapłonu. Minimalna energia
iskry zapalającej metan wynosi 0,28 mJ.

Można mówić o:

−

łagodnym spalaniu metanu, gdy prędkość rozprzestrzeniania się płomienia nie przekracza
0,5 m/s,

−

wybuchu metanu, czyli gwałtownemu wypaleniu się metanu, któremu towarzyszą wzrost
ciśnienia gazów i fala wybuchowa,

−

eksplozji metanu przebiegającej bardzo szybko przy prędkości rozprzestrzeniania się
płomienia kilku km/s, dochodzi do niej w długich wyrobiskach chodnikowych objętych
wybuchem,

−

wypalaniu się metanu – ma ono miejsce przy zapłonie mieszanin ponad wybuchowych,
prędkość płomienia nie przekracza 10 m/s,

Pomiędzy momentem ogrzania środowiska metanowego i samym zapłonem istnieje tzw.

opóźnienie zapłonu metanu. Opóźnienie to jest odwrotnie proporcjonalne do temperatury
zapłonu i przedstawia się dla koncentracji 11% metanu następująco: dla 700°C – 14 s,

750°C – 3 s, 775°C – 1,6 s, 825°C – 0,67 s, 1170°C – 0,002 s.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Temperatura zapłonu metanu wynosi powyżej 600°C, czasami podawana jest jako 632°C.

Węglowodory występujące w kopalniach w czasie pożarów to: acetylen, etylen, propylen,
butylen, benzen – są to gazy o charakterystycznym zapachu nafty, oraz etan – bez zapachu. Są
to gazy palne i wybuchowe (2–15%).

Granice wybuchowości gazów kopalnianych jak również ich działanie na organizm

ludzki podano w tabeli poniżej.

Tabela 2. Własności gazów występujących w podziemnych zakładach górniczych

Nazwa gazu

Symbol

Granice

wybuchowości

[%]

Barwa

Zapach

Działanie na

organizm

ludzki

Tlen

–

bezbarwny

bez zapachu

niezbędny do

życia

Azot

–

bezbarwny

bez zapachu

obojętny

Dwutlenek

węgla

–

bezbarwny

bez zapachu

duszący

Tlenek węgla

12–72

bezbarwny

bez zapachu

trujący

Siarkowodór

4,5–45

bezbarwny

zgniłych jaj

trujący

Dwutlenek

azotu

–

od żółtej do

brązowej

ostry

trujący

Dwutlenek

siarki

–

bezbarwny

ostry

trujący

Metan

5–15

bezbarwny

bez zapachu

obojętny

Wodór

4–72

bezbarwny

bez zapachu

obojętny

węglowodory

2–15

–

Nafty (za

wyj. etanu)

Definicje wilgotności powietrza

Powietrze atmosferyczne jest mieszaniną (roztworem) powietrza suchego oraz wody

w stanie gazowym, lub ciekłym. Parametry powietrza wilgotnego odnosi się do powietrza
suchego, którego masa podczas wielu przemian rozważanych w przewietrzaniu i klimatyzacji
pozostaje stała. Zawartość pary wodnej przypadającej na jednostkę masy (objętości) nie może
przekraczać pewnej wielkości maksymalnej, która zależy od temperatury.

Powietrze zawierające maksymalną w danej temperaturze ilość pary wodnej nazywa się

powietrzem nasyconym. Dalsze doprowadzanie pary wodnej powoduje powstanie mgły
w stanie ciekłym lub stałym.

Stan powietrza wilgotnego podaje wilgotność właściwa, zwana też zawartością

wilgotności:

Χ=

, [kg/kg ]

gdzie:
m

– masa pary wodnej, [kg],

– masa powietrza suchego, [kg],

Masę pary wodnej, wyrażoną w jednostkach masy (kg), przypadającej na 1 m

powietrza,

nazywa się wilgotnością bezwzględną i oznaczamy (ρ

Wilgotnością względną powietrza nazywa się ρ

stosunek wilgotności bezwzględnej do

wilgotności w stanie nasycenia w danej temperaturze i przy danym ciśnieniu.

Z definicji powyższych wynika, że wilgotność względna φ jest równa

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

φ = ρ

w /

gdzie:
ρ

– wilgotność bezwzględna, [kg/m

– wilgotność w stanie nasycenia w danej temperaturze i przy danym ciśnieniu,

[kg/m

Tak więc, wilgotność względna powietrza to stosunek masy pary wodnej znajdującej się

w danej objętości powietrza do masy pary wodnej potrzebnej do nasycenia takiej samej
objętości powietrza w nie zmienionej temperaturze.

Pomiar wilgotności powietrza metodą psychrometryczną

Wilgotność względną powietrza można wyznaczyć bezpośrednio przy użyciu

higrometrów, które są na wyposażeniu kopalń (np. termohigrometr cyfrowy CTH–02).
W praktyce kopalnianej zastosowanie znajduje w dalszym ciągu pośredni pomiar wilgotności
powietrza za pomocą psychrometru Assmana.

W metodzie tej mierzy się temperaturę dwoma identycznymi termometrami. Jeden

z termometrów, zwany suchym, mierzy temperaturę powietrza, drugi zwany mokrym,
wskazuje

temperaturę

zależną

wilgotności

powietrza.

Naczynie

płynem

termometrycznym termometru mokrego jest owinięte koszulką wykonaną z tkaniny
i nasycony wodą destylowaną.

Rys. 1. Psychrometr Assmana: 1 – termometr suchy, 2 – termometr mokry, 3 – ekran,

4 – wentylator, 5 – obudowa silnika [9, s. 65]

W psychrometrze Assmana (psychroaspiratorze) termometry umieszczone są

w obudowie (rys. 1). Naczynia termometrów znajdujące się w dolnej części obudowy mają
kształt walca o średnicy od 4 do 4,5 mm i długości 8 do 12 mm. Kanalikami obudowy
następuje ruch powietrza wymuszony przez wentylator napędzany silnikiem elektrycznym lub
mechanizmem sprężynowym. W celu zmniejszenia wpływu promieniowania naczynia

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

termometrów są ekranowane. W wyniku pomiaru na stanowisku pomiarowym stwierdzamy
jaką mamy wartość temperatury suchej i temperatury wilgotnej. Różnicę wskazań pomiędzy
temperaturą suchą T a temperaturą wilgotną T

określa się jako różnicę psychrometryczną.

Na podstawie zmierzonej temperatury suchej i temperatury wilgotnej wyznaczamy

różnicę psychrometryczną.

Wilgotność względną jako funkcję temperatury powietrza i różnicy psychrometrycznej

określamy korzystając z tabeli 2 lub wykresu psychrometrycznego rysunek 2.

Tabela 2. Wilgotność względna jako funkcja temperatury powietrza i różnicy psychrometrycznej [5, s.192]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 2. Wykres psychrometryczny [9, s. 63]

Pomiary katatermometryczne

Do pomiarów natężenia chłodzenia ciała, wywołanego wspólnym działaniem

temperatury, wilgotności i prędkości powietrza posługujemy się katatermometrem.
Katatermometr jest zwykłym termometrem alkoholowym o rozszerzonej u góry rurce
kapilarnej, z oznaczonymi temperaturami 35°C i 38°C. Przed wykonaniem pomiaru należy
katatermometr podgrzać najlepiej w termosie (temperatura wody około 50 do 60°C) tak aby
górne rozszerzenie przyrządu wypełniło się alkoholem do 1/3 objętości. Następnie wiesza się
katatermometr w miejscu, w którym chcemy określić panujące warunki klimatyczne
i obserwuje się jego ochładzanie przez pomiar czasu τ opadania słupa alkoholu pomiędzy
podziałkami 38°C i 35°C. Średnia więc temperatura katatermometru w granicach pomiaru
wynosi więc 36,5°C, co odpowiada normalnej temperaturze ciała ludzkiego.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 3. Katatermometr [4, s. 24]

Ilość ciepła, którą oddaje katatermometr otoczeniu podczas opadania słupa alkoholu

w granicach skali, jest dla danego przyrządu wielkością stałą. Ilość tę, odniesioną do 1 cm

powierzchni banieczki z alkoholem wyznacza się, przy cechowaniu przyrządu jako stałą
katatermometru i oznacza zwykle literą F. Wartość stałej katatermometru wyrażona
w mcal/cm

podana jest zawsze na rurce każdego przyrządu.

Natężenie chłodzenia oznaczone przez K jest więc odwrotnie proporcjonalne do czasu τ,

a wprost proporcjonalne do stałej katatermometru, czyli:
K = F/τ , [mcal/cm

Wielkość chłodzącego działania atmosfery, czyli natężenia chłodzenia K, wyraża stratę

ciepła z 1 cm

powierzchni w ciągu 1 sekundy przy temperaturze 36,5°C. Jednostką natężenia

chłodzenia jest 1 katastopień [mcal / cm

s].

Po wyjęciu katatermometru z termosu i dokładnym wytarciu go z wody dokonuje się

pomiaru natężenia chłodzenia w katastopniach suchych. Ponieważ w warunkach dołowych
ilości ciepła oddawane przez parowanie są znaczne, dolną banieczkę przyrządu owija się
muślinem uprzednio zwilżonym w wodzie i dokładnie wyciśniętym. Dzięki temu niweluje się
częściowo znaczny mankament obserwacji wykonywanych suchymi katatermometrami,
polegający na nieuwzględnianiu ilości ciepła oddawanej przez parowanie. Woda używana do
zwilżenia powinna mieć temperaturę zbliżoną a najlepiej równą temperaturze powietrza
w miejscu pomiaru, co w warunkach dołowych sprawia dużo kłopotu. Warunek ten nie jest
często przestrzegany, a tym samym dokładność pomiarów zostaje wydatnie obniżona.
Określanie warunków klimatycznych na podstawie pomiarów katatermometrem znalazło
jednak szerokie zastosowanie w górnictwie, ze względu na łatwość wykonania obserwacji, jak
i prostotę samego przyrządu.

Sam pomiar powinno się wykonać pięciokrotnie w jednym miejscu, a jako jego wynik,

przyjmować wartość średniej arytmetycznej. W czasie wykonywania pomiarów, należy
pamiętać, że przyrząd jest bardzo czuły i w związku z tym powinien być umieszczony z dala
od obserwatora, oraz by w czasie podgrzewania nie dopuścić do wypełnienia się alkoholem
całej banieczki górnej, gdyż grozi to pęknięciem przyrządu.

Kopalnie posiadają na stanie katatermometry, jednak istnieją kłopoty z ich legalizacją.

Tak, więc dla określenia warunków klimatycznych na stanowisku pomiarowym wykonujemy
pomiary temperatury suchej i wilgotnej psychrometrem Assmana, oraz prędkości powietrza.
Katastopnie suche i wilgotne obliczamy na podstawie wzorów podanych przez Hilla.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

L. Hill, który w 1920 r. wprowadził katatermometr do użytku, podał również wzory

empiryczne, w których ustalił zależność natężenia chłodzenia od prędkości i temperatury
powietrza w katastopniach suchych K

dla v<1 K

= F/τ = (0,2+0,4

)

(36,5–t

)

dla v>1 K

= F/τ = (0,13+0,47

)

(36,5–t

)

lub katastopniach wilgotnych K

dla v<1 K

= F/τ = (0,35 + 0,85

v )

(36,5 – t

)

dla v>1 K

= F/τ = (0,1 + 1,1

v )

(36,5 – t

)

gdzie:
v – prędkość powietrza w miejscu pomiaru, [m/s],
t

– temperatura na termometrze suchym, [°C],

– temperatura na termometrze wilgotnym, [C],

F – stała katatermometru, [mcal/cm

τ – czas opadania słupka alkoholu w katatermometrze pomiędzy temperaturą 38°C a 35° C.

Warunki klimatyczne w kopalniach

Zgodnie z obowiązującymi przepisami miarą zagrożenia klimatycznego jest

w odniesieniu do istniejących miejsc pracy jest wartość temperatury mierzona termometrem
suchym oraz intensywność chłodzenia powietrza mierzona katatermometrem wilgotnym.

Temperatura powietrza w miejscu pracy nie powinna przekraczać 28°C przy

wykonywania pomiarów termometrem suchym, a intensywność chłodzenia nie powinna być
mniejsza od 11 katastopni wilgotnych (K

Jeśli temperatura jest wyższa od 28°C a nie przekracza 33°C, lub intensywność jest

mniejsza od 11 katastopni wilgotnych, stosuj się odpowiednie rozwiązania techniczne dla
obniżenia temperatury powietrza lub ogranicza czas pracy do 6 godzin, liczony za zjazdem
i wyjazdem, dla pracowników przebywających całą zmianę roboczą w miejscu pracy, gdzie
parametry pracy są przekroczone.

W przypadku gdy temperatura powietrza mierzona termometrem suchym przekracza

33°C, można ludzi zatrudniać ludzi tylko w akcji ratowniczej.

Prędkości powietrza w wyrobiskach górniczych

Prędkość powietrza w wyrobiskach w polach metanowych, z wyjątkiem komór, nie może

być mniejsza 0,3 m/s. W wyrobiskach z trakcją elektryczną przewodową w polach
metanowych nie mniejsza niż 1m/s.

Przy stosowaniu śluz wentylacyjnych w wyrobiskach w polach metanowych dopuszcza

się mniejsze prędkości prądu powietrza niż określone powyżej, pod warunkiem zapewnienia
wymaganego składu powietrza.

Prędkości prądu powietrza nie mogą przekraczać:
1)

5 m/s – w wyrobiskach wybierkowych,

8 m/s – w wyrobiskach korytarzowych,

1 2m/s – w szybach i szybikach podczas jazdy ludzi.

Prędkość prądu powietrza w wyrobiskach korytarzowych, w których nie odbywa się

regularny ruch ludzi, można zwiększyć do 10 m/s.

Pomiary prędkości powietrza wykonuje się w wolnych przekrojach wyrobiska.

Kontrola przewietrzania i warunków klimatycznych w wyrobiskach górniczych

W zakładach górniczych służby wentylacyjne kontrolują stan przewietrzania wyrobisk

górniczych. Wyniki przewietrzania wpisywane są do „Głównej książki przewietrzania”.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

W tym celu na wlocie i wylocie z poszczególnych rejonów wentylacyjnych zakłada się

stacje pomiarowe. Stacje pomiarowe wyznacza się również na stanowiskach pracy np.
w przodkach, w rejonie ścian. Stacja pomiarowa jest to miejsce wyznaczone w wyrobisku
górniczym, w którym wykonuje się pomiary parametrów powietrza kopalnianego i pobiera
pipety do analizy chemicznej. Na stacji pomiarowej jest zabudowana tablica kontrolna, na
której wyznaczeni do pomiarów pracownicy działu wentylacji, wpisują: datę wykonania
pomiaru, wyniki przeprowadzonych pomiarów. Stacje pomiarowe zaznaczone są na mapach
i schematach wentylacyjnych kopalni i są ponumerowane.

W głównej książce przewietrzania, każda stacja prowadzona jest na oddzielnej stronie

i ma swój numer. Do książki tej wpisujemy:

−

nazwę stacji, lokalizację,

−

numer pomiaru i datę,

−

temperaturę powietrza wilgotnego (T

) i temperaturę powietrza suchego (T

−

wilgotność względną %, na stacji, wyznaczona z wykorzystaniem tablicy nr 1,

−

przekrój na stacji lub w miejscu pomiaru,

−

prędkość powietrza na stacji [m/s],

−

ilość powietrza na stacji [m

/s],

−

intensywność chłodzenia K

−

wyniki analizy chemicznej powietrza: O

CO, CH

Przyrządy i metody pobierania próbek powietrza do analizy chemicznej

Na stacjach pomiarowych poza pomiarami ręcznymi wykonanymi przez metaniarzy,

w celu precyzyjnego określenia składu powietrza kopalnianego pobiera się również próbki
gazów do analizy laboratoryjnej lub chromatograficznej. W czasie akcji ratowniczej instaluje
się chromatograf na dole a próbki gazu pobierane są specjalnymi liniami wężowymi lub
dostarczane w pipetach przez ratowników lub metaniarzy.

Próbki badanego gazu pobiera się do specjalnych pojemników odpowiednio wcześniej

przygotowanych. (rys. 4) takich jak dętki, worki foliowe, pipety szklane lub pipety metalowe
ciśnieniowe.

Pipety szklane są to szklane pojemniki w kształcie cylindra (rys. 5) o pojemności

0,5 dcm

, na którego końcach znajdują się kurki stanowiące jej zamknięcie. Szczelność pipety

zapewniona będzie przy dobrze nasmarowanych gliceryną zaworkach. Do pipety szklanej
można pobierać próbki powietrza w sposób suchy lub na mokro. Pipeta przygotowana do
pobrania próbki gazu powinna mieć zabezpieczone zaworki przed przypadkowym ich
otwarciem, powinna posiadać numer identyfikacyjny. Jeżeli ma być pobrana pipeta mokra, to
powinna być napełniona wodą destylowaną. W przypadku pobierania pipety suchej powinna
być jeszcze pompka umożliwiająca napełnienie pipety gazem.

Rys. 4. Pojemniki do pobierania próbek powietrza:

a) dętka gumowa, b) pipety ciśnieniowe, c) pipety szklane [5, s. 178]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Metoda pobierania pipety na sucho polega na tym, że starannie przygotowaną (czystą,

wysuszoną i szczelną) pipetę otwiera się w miejscu pobierania próbki z obydwóch końców
i kilkakrotnie przedmuchuje się ją powietrzem znajdującym się w kontrolowanym wyrobisku,
za pomocą specjalnej pompki ssąco tłoczącej.

Po kilkukrotnym przepłukaniu pipety zamyka się obydwa zawory.
W przypadku pipet próżniowych powietrze samoistnie wypełnia pipetę po otwarciu

zaworka.

Rys. 5. Pipety szklane – schemat [5, s. 178]

Metoda pobierania pipet na mokro, polega na tym, że z pipety wcześniej

(w laboratorium) wypełnionej wodą (lekko zakwaszoną) w miejscu pobierania próbki gazu
spuszczamy wodę w wyniku czego, pipeta wypełnia się powietrzem kopalnianym. Po
całkowitym opróżnieniu pipety z wody, zamyka się obydwa jej zaworki.

Pipeta metalowa ciśnieniowa wchodząca w skład zestawu pomiarowego typu APG-1, to

pojemnik w kształcie cylindra o pojemności 40 cm

lub 56 cm

, zakończony jedno lub

dwustronnie zaworkami zwrotnymi. Pipeta ciśnieniowa umożliwia pobranie próby powietrza
do analizy o wymaganej objętości czyli minimum 0,5 dcm

poprzez sprężenie zasysanego

powietrza do ciśnienia rzędu 2,0 do 2,5 MPa.

Rys. 6. Przyrząd APG-1: a) sonda teleskopowa, b) pompka ssąco-tłocząca, c) pipety ciśnieniowe,

d) manometr z zaworem upustowym [5, s. 180]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

W skład zestawu APG-1 (rys. 6) wchodzą:

−

pompka ssąco – tłocząca,

−

manometr z zaworem upustowym,

−

sonda teleskopowa,

−

pipety ciśnieniowe.
Przyrząd APG-1 działa na zasadzie zasysania i sprężania powietrza. Powietrze zasysa się

z wymaganego miejsca do pompki i wtłacza do pipet ciśnieniowych podłączonych do tej
pompki. Pobranie próbki powietrza wymaga najpierw jej przepłukania w miejscu pobierania
do analizy, oczyszczenia wnętrza pipety z poprzedniej próbki gazu. W tym celu po
podłączeniu pipety do pompki wykonać należy kilka ruchów pompką wtłaczając powietrze do
pipety, po czym opróżnić pipetę poprzez naciśnięcie na iglicę zaworu zwrotnego w celu jej
przedmuchania. Przedmuchaną (oczyszczoną) pipetę napełnia się badanym powietrzem do
ciśnienia około 2 MPa wykonując, w tym celu, odpowiednią liczbę ruchów pompką. Wartość
ciśnienia w pipecie mierzona jest za pomocą manometru podłączonego do pipety w czasie jej
napełniania. Zawór upustowy służy do regulacji wypływu powietrza z pipety.

Sposoby pobierania próbek powietrza

W zależności od miejsca w którym znajduje się osoba pobierająca próbkę powietrza

w stosunku do miejsca pobierania próbki rozróżnia się pobieranie lokalne oraz zdalne.

Lokalnie można pobierać próbki:

−

punktowe to jest jeżeli próbkę powietrza pobiera się z określonego miejsca (punktu)
w wyrobisku, np. z wyrwy w stropie, przy spągu, na określonej wysokości wyrobiska,

−

przeciętne, gdy próbki powietrza reprezentują średni skład powietrza w całym przekroju
wyrobiska. Próbkę taka pobiera się przez poruszanie otwartą pipetą w trakcie
wykonywania pomiaru, po całym przekroju wyrobiska, w sposób przedstawiony
na rys. 7.

−

próbki specjalne, to jest próbki pobierane w wyznaczonych punktach np. zza tamy
izolacyjnej lub pożarowej, z otworu badawczego.

Rys. 7. Sposoby pobierania przeciętnych próbek powietrza [5, s. 180]

Przyrządy do pomiarów składu powietrza kopalnianego

Ze względu na przeznaczenie można podzielić na następujące grupy:

–

tlenomierze,

–

metanomierze,

–

analizatory CO

–

analizatory CO,

–

analizatory innych gazów toksycznych,

–

analizatory wielofunkcyjne,

–

eksplozymetry.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Ze względu na lokalizację przyrządów w czasie pomiaru i analizy gazów, przyrządy

można podzielić na:

–

przenośne o pomiarze ciągłym (Signal – 2), lub pomiarach jednorazowych (VM–1p),

–

stacjonarne, np. metanomierz alarmujący MM–1.

Tlenomierze

Tlen mierzymy za pomocą tlenomierzy indywidualnych wyposażonych w większości

w elektrochemiczne ogniwa jak i za pomocą tlenomierzy stacjonarnych podłączonych do
central dyspozytorni metanowych. Tlenomierze indywidualne wykonują pomiar zawartości
tlenu w sposób ciągły. Jest grupa tlenomierzy o pomiarze ciągłym, w których spadek tlenu
poniżej ustawionych progów alarmowych sygnalizowany jest sygnałem dźwiękowym
i migającą diodą, bez możliwości odczytu wskazań zawartości tlenu (klips O

Większa część tlenomierzy wykonuje pomiar tlenu w sposób ciągły a na przyrządzie

istnieje możliwość odczytu wskazań ilości tlenu w powietrzu. Ustawione są również progi
alarmowe, które sygnalizują spadek zawartości tlenu poniżej zadanych progów. W czujniki do
pomiaru zawartości tlenu w powietrzu wyposażone są również detektory wielogazowe, które
są na wyposażeniu kopalń.

Metanomierze
Metanomierze stosowane w górnictwie działają na zasadzie:
a)

wykorzystania zjawiska interferencji fal świetlnych przenikających przez badany gaz
i powietrze czyste, stosowane obecnie najczęściej głównie do pomiarów wysokich stężeń
metanu (rurociągi odmetanowania).

katalitycznego spalania:

−

metanomierze ręczne (osobiste) typu: VM-1p, VM-1z, VM-1m i inne z tej serii,

−

stacjonarne alarmujące np.: Signal – 2, MTS -1.

Metanomierzy katalitycznych serii VM, nie należy używać do pomiarów metanu, zza tam
izolacyjnych, zza tam pożarowych, ładowniach akumulatorów, gdyż na ich wskazania mają
wpływ:

–

dwutlenek węgla CO

– przy stężeniu powyżej 10% zaniża wskazania na skutek

tłumiącego oddziaływania na spalanie metanu,

–

tlenek węgla CO oraz wodór H

– „zaniżają” wskazania (pomimo, że są to gazy palne)

w wyniku spalania na spiralce kompensacyjnej umieszczonej w innej gałęzi mostka
pomiarowego aniżeli spiralka spalania katalitycznego, na której spala się metan do około
15% objętości,

–

obniżona koncentracja tlenu do około 10% powoduje zaniżenie wskazania na skutek
utrudnionych warunków spalania metanu.
W kopalniach występuje duża grupa metanomierzy przenośnych do ciągłego pomiaru

metanu, w których ustawione są progi sygnalizacyjne i alarmowe, których przekroczenie
sygnalizowane jest sygnałami akustycznymi i świetlnymi. W przyrządy te obowiązkowo
wyposażani są między innymi kombajniści w ścianach, spawacze (Signal–2, MTS–1).

Czujniki do pomiaru metanu są również w detektorach wielogazowych będących

aktualnie na wyposażeniu kopalń.

Metanomierze stacjonarne do pomiarów metanu w opływowym prądzie powietrza jak

i w rurociągach odmetanowania podłączone do systemu metanometrii automatycznej.

W systemach metanometrii automatycznej i zabezpieczeń metanometrycznych urządzeń

elektrycznych stosuje się metanomierze:

–

wyłączające spod napięcia urządzenia elektryczne,

–

rejestrujące wyniki pomiarów,

–

wyłączająco-rejestrujące.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Przyrządy do pomiarów tlenku węgla, dwutlenku węgla, oraz innych gazów

W górnictwie węglowym stosowanych jest wiele rodzajów i typów przyrządów do

wykrywania i pomiaru stężenia tlenku węgla, dwutlenku węgla, dwutlenku azotu lub innych
gazów występujących pod ziemią w kopalniach. Mogą to być przyrządy do wykrywania
i pomiaru stężeń tylko jednego gazu lub mogą to być przyrządy wielogazowe do wykrywania
kilku gazów.

Przyrządy do pomiarów pojedynczych gazów stosowane w górnictwie:

−

tlenku węgla CO – micro CO, Comopac, TOX-PEM CO, Pac II CO, TOX CO,
COMOWARN, sygnalizator TOXITECTOR CO, Gas Badge (osobiste alarmy gazowe)

−

dwutlenku węgla – Analizator ACO

(Auer), TOX-CO

, micro Pac,

−

tlenu O

– OXYWARN-100, OXG-O

, sygnalizator klips-O

, micro OX, Pac II O

OXYCOM-25D, OX-PEM, Gas Badge, mikro Pac,

−

siarkowodoru H

S – Pac II, TOX-PEM H

S, Gas Badge, micro Pac,

−

dwutlenku siarki SO

lub dwutlenku azotu NO

– TOX-SO

, TOX-NO

, Pac II, mini Pac,

−

gazów wybuchowych (eksplozymetry) – EXWARN B, Pac-E

, EXPLOR, EXYLARM,

Rys. 8. MICROPAC firmy Draeger Safety

Prosty w obsłudze przyrząd do pomiaru O

, H

S lub CO. W wersji PLUS możliwy pomiar innych gazów.

Po dwóch latach eksploatacji konieczna wymiana baterii litowej oraz sprawdzenie (lub wymiana) sensora

w serwisie.

Rys. 9. PAC 3000 firmy Draeger Safety

Jednogazowy przyrząd do pomiaru O

, H

S lub CO. Eksploatacja ograniczona do dwóch lat.

W wersji PAC 5000 możliwy jest zapis danych do pamięci wewnętrznej i późniejszy ich odczyt

przy użyciu oprogramowania. W wersji PAC 7000 możliwy pomiar innych gazów

Przyrządy do pomiarów kilku gazów kopalnianych: TMX-412, POLYTECTOR,
MULTIWARN, ATX-612, MX21, MULTIWARN II, X-am 7000.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 10. MULTIWARN II firmy Draeger Safety

Wielogazowy przyrząd o bardzo dużych możliwościach pomiarowych. Do wyboru sensory elektrochemiczne,

katalityczne i IR. Dostępna wewnętrzna pompa elektryczna.

Rys. 11. X-am 7000 firmy Draeger Safety

Wielogazowy przyrząd o bardzo dużych możliwościach pomiarowych. Konstrukcja przygotowana do

eksploatacji w najtrudniejszych warunkach. Do wyboru sensory elektrochemiczne, katalityczne i IR.

Dostępna wewnętrzna pompa elektryczna, zasilanie akumulatorowe lub bateryjne.

Są to już przyrządy nowej generacji z zastosowaniem techniki cyfrowej. Konstrukcja

tych przyrządów przystosowana jest do eksploatacji w najtrudniejszych warunkach
górniczych. Stosowane są sensory elektrochemiczne, katalityczne i IR. W nowszych
przyrządach występuje wewnętrzna pompa elektryczna. Wszystkie wartości pomiaru
wyświetlane są na monitorze. Przyrządy mają ustawiane dwa progi alarmowe (sygnalizacja
ostrzegawcza i alarmowa). Komunikaty informują o usterkach przyrządu, niewłaściwym
napięciu zasilania, przekroczeniu zakresu pomiarowego, często posiadają pamięć pozwalającą
na odtworzenie wskazań po pewnym czasie, przewidywane są do pracy ciągłej lub dorywczej,
posiadają możliwość współpracy z komputerem.

Przyrządy stosowane do pomiaru temperatury w wyrobiskach górniczych

Do pomiaru temperatur w górnictwie stosowane są:

−

termometry rtęciowe, np. termometr górniczy, termometry stosowane do psychrometrów,

−

termometry elektryczne wykorzystujące zmiany wartości elektrycznych na skutek zmiany
temperatury środowiska, w którym znajdują się czujniki tych przyrządów (GOTC–01,
TC–150),

−

pirometry.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.1.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

Co to jest powietrze atmosferyczne?

Jakie gazy toksyczne i wybuchowe występują w powietrzu kopalnianym?

Co to jest wilgotność względna?

Jakie parametry powietrza określamy psychrometrem?

Do czego służy katatermometr?

Jakie mogą być maksymalne dopuszczalne prędkości powietrza w wyrobiskach
kopalnianych?

Co to są stacje pomiarowe, gdzie się je wyznacza?

Jakie pomiary wykonujemy na stacji pomiarowej?

Jak wyznaczamy intensywność chłodzenia K

10.

Jaki wpływ na organizm ludzki mają poszczególne gazy kopalniane?

11.

Do czego służy zestaw APG-1?

12.

Na czym polega różnica w sposobie pobierania próbki gazu przeciętnej a punktowej?

4.1.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Wykonaj za pomocą katatermometru pomiary dla określenia katastopni wilgotnych

i katastopni suchych w wyznaczonych punktach wyrobiska.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

zapoznać się materiałem teoretycznym o przyrządach potrzebnych do pomiaru
katatermometrem,

zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,

rozpoznać przyrządy do pomiaru temperatury,

określić sposób wykonywania pomiaru,

określić zasadę działania katatermometru,

zaprezentować wykonane ćwiczenie,

dokonać oceny poprawności wykonania ćwiczenia.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

katatermometr, stoper, termos z gorącą wodą,

−

kartki papieru,

−

przybory do pisania,

−

literatura wskazana przez nauczyciela.

Ćwiczenie 2

Określ, na podstawie wykonanych pomiarów za pomocą psychrometru i anemometru,

jaki czas pracy powinien obwiązywać na wskazanych stanowiskach pracy w wyrobiskach
górniczych.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

powtórzyć jaka zależność jest pomiędzy warunkami klimatycznymi na stanowisku pracy
a obowiązującym czasem pracy w górnictwie,

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

wybrać przyrządy potrzebne do wykonania tych pomiarów,

zorganizować stanowisko do wykonywania pomiarów,

określić zasadę działania przyrządów pomiarowych,

określić sposób wykonania pomiarów,

zaprezentować wykonane ćwiczenie,

dokonać oceny poprawności wykonania ćwiczenia.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

psychrometr, anemometr, calówka,

−

wykres psychrometryczny, tablice psychrometryczne,

−

literatura związana z tematem zadania [3, 9],

−

kartki papieru, przybory do pisania.

Ćwiczenie 3

Wykonaj pomiary wymagane przepisami górniczymi dla oceny prawidłowego sposobu

przewietrzania na 5-ciu wskazanych przez nauczyciela stacjach pomiarowych.

Wyniki pomiarów jak i wyniki pobranych prób powietrza do analizy chemicznej zapisz

zgodnie z główną książką przewietrzania.

Na podstawie tych wyników podaj:

–

jaki czas pracy obowiązuje w miejscu wykonywania pomiarów,

–

ile litrów tlenku węgla mamy na stacjach pomiarowych,

–

ile m

metanu mamy na stacjach pomiarowych.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

zapoznać się materiałem teoretycznym dotyczącym wykonywania pomiarów dla oceny
skuteczności przewietrzania wyrobisk górniczych,

określić jakie pomiary należy, wykonać

wybrać sprzęt potrzebny do wykonania zadanych pomiarów,

wykonać zaplanowane pomiary,

pobrać próbki gazu do analizy chemicznej,

określić wilgotność, katastopnie wilgotne i katastopnie suche, wydatek powietrza,

zapoznać się z wynikami analizy chemicznej (stężenia O

, CO, CO

, CH

– z uwagi na to,

że stężenia gazów pobranych do pipet, będą zerowe, gdyż próbki gazu pobierane będą
w polu szkoleniowym – wartości stężeń gazów podaje nauczyciel),

określić ilości tlenku węgla i metanu na podstawie wyników wydatku powietrza jak
i wyników analiz chemicznych.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

psychrometr Assmana, anemometr, calówka, tablice psychrometryczne, pipety i pompka
do ich napełniania,

−

literatura dotycząca tematu ćwiczeń,

−

przybory do pisania i rysowania.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.1.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

wyjaśnić pojęcie powietrza kopalnianego?

scharakteryzować czynniki mające wpływ na komfort pracy w kopalni?

przedstawić charakterystykę gazów występujących w kopalni?

określić sposób wykonania pomiaru katatermometrem dla określenia
katastopni wilgotnych?

określić różnicę pomiaru temperatury suchej i wilgotnej?

zdefiniować wilgotność względną?

określić minimalne i maksymalne prędkości powietrza w wyrobiskach
górniczych?

określić warunki klimatyczne w miejscu pracy górników?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.2. Przepływ powietrza w kopalni

4.2.1. Materiał nauczania

Kopalniana sieć wentylacyjna i jej właściwości

Dobre przewietrzanie wymaga doprowadzenia dostatecznie dużej ilości powietrza do

Kopalniana sieć wentylacyjna jest układem złożonym zazwyczaj z kilkuset i więcej

bocznic sieci, węzłów sieci, oporów miejscowych wentylatorów, nazywanych elementami
sieci wentylacyjnej.

Węzłem niezależnym sieci nazywamy miejsce w sieci wentylacyjnej, w którym

występuje rozdzielenie lub łączenie mas strumieni powietrza (rys. 12).

Rys. 12. Węzły sieci wentylacyjnej

a) rozdzielenie masy strumienia, b) łączenie mas strumieni [12, s. 39]

Przez bocznicę sieci wentylacyjnej rozumie się pojedyncze wyrobisko górnicze (lub

połączenie szeregowe kilku wyrobisk górniczych) łączące dwa węzły niezależne sieci
wentylacyjnej.

Oporem lokalnym przepływu powietrza w sieci wentylacyjnej nazywamy pracę tarcia

wywołaną:

–

zmianą kierunku przepływu, tzw. opór skrętu,

–

zmianą przekroju wyrobiska,

–

obecnością odrzwi dławiących,
Wentylatorem

górniczym

nazywana

jest

maszyna

służąca

sztucznego

(mechanicznego) wywołania ruchu powietrza w kopalnianej sieci wentylacyjnej,

Wymienione elementy sieci wentylacyjnej tworzą obwody zamknięte, zwane oczkami

sieci wentylacyjnej. Oczko węzłowe sieci wentylacyjnej łączy się z pozostałymi jej oczkami.

Dobre przewietrzanie wymaga doprowadzenia dostatecznie dużej ilości powietrza do

całej kopalni i takiego jego rozdziału, aby każde wyrobisko otrzymało potrzebną jego ilość.
Stąd wniosek, że prąd wchodzący do kopalni należy rozdzielić na szereg niezależnych gałęzi,
na tzw. bocznice, przewietrzające małe grupy przodków, tworzące rejony wentylacyjne.
Graficznym obrazem przewietrzania jest schemat przewietrzania, który przedstawia szereg
prądów powietrza rozdzielających się i łączących w rozmaity sposób, tworząc określony
system wentylacyjny.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Systemy przewietrzania można podzielić na:

−

systemy nierozgałęzione, składające się z prądów powietrza połączonych z sobą
szeregowo, tj. tak, że koniec jednego prądu jest początkiem następnego,

−

systemy rozgałęźne, które dzielą się na normalne i przekątne.
Najprostszym systemem normalnym (rys. 13a) składa się z prądów nierozgałęzionych

i rozgałęzionych równoległych, połączonych ze sobą szeregowo. Bocznice (tj. drogi, którymi
płyną prądy powietrza) równoległe prostego systemu normalnego zalicz się do klasy I. Każda
bocznica klasy I może w dalszym ciągu rozgałęziać się na bocznicę klasy II, te zaś dalej mogą
rozgałęziać się na bocznicę klasy III itd., przez co powstają systemy normalne złożone
(rys.13b). Cechą charakterystyczną systemów normalnych jest to, że wszystkie bocznice klasy
poprzedniej, łączą się następnie w drugim punkcie tej klasy.

Rys. 13. Systemy normalne [1, s. 336]

Systemami przekątnymi zwą się takie systemy rozgałęzione, w których istnieją bocznice

łączące dwa punkty różnych bocznic. System normalny podwójny z jedną bocznicą przekątną
(rys. 14a) nazywa się systemem przekątnym prostym. Wszystkie inne systemy przekątne
nosza nazwę systemów przekątnych złożonych (rys. 14b,c).

Rys. 14. Systemy przekątne [1, s. 336]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 15. Systemy złożone [1, s. 336]

Każda bocznica w systemie normalnym (rys. 15a) lub przekątnym (rys. 15b) może

tworzyć całe ugrupowania normalne lub przekątne bocznic klas wyższych.

W celu ułatwienia obliczeń oraz orientacji w sposobie przewietrzania kopalni sporządza

się schematy przestrzenne, kanoniczne jak i potencjalne sieci wentylacyjnej.

Schemat przestrzenny i kanoniczny sieci wentylacyjnej oraz rodzaje prądów

powietrza

Mapy

pokładowe

umożliwiają

sporządzenie

schematu

przestrzennego

sieci

wentylacyjnej. Schemat przestrzenny (rys. 16) ma za zadanie przedstawić przestrzenny obraz
wszystkich czynnych wyrobisk w kopalni. Ze schematu przestrzennego sieci ma jasno
wynikać wznoszący czy schodzący charakter prądów powietrza w kopalni.

Sposób wykonania tego schematu należy dostosować do lokalnych warunków, jak np.

nachylenie pokładów, zmiana rozciągłości pokładu, lokalna niecka, uskoki itp., przy czym na
ogół należy przestrzegać następujących zasad:

–

szyby i szybiki rysuje się pionowo najczęściej liniami podwójnymi,

–

przekopy poziome i chodniki węglowe wykonane po rozciągłości kreśli się poziomymi
liniami, przy czym chodniki rysuje się liniami pojedynczymi, przekopy natomiast liniami
pojedynczymi lub podwójnymi,

–

przecznice oraz wyrobiska pochyłe wykonane w kamieniu rysuje się liniami
pojedynczymi lub podwójnymi wykonanymi pod kątem 30

w stosunku do przekopów

i chodników,

–

wyrobiska pochyłe (dowierzchnie i upadowe) kreśli się pojedynczymi liniami pod kątem
60° w stosunku do chodników i przekopów oraz

–

w miarę możliwości należy zachować proporcje w długościach poszczególnych
wyrobisk.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 16. Schemat przestrzenny kopalnianej sieci wentylacyjnej [12, s. 43]

Znajomość dołu kopalni oraz zmysł przestrzenny ułatwiają wykonanie schematu

przestrzennego sieci wentylacyjnej. Niekiedy kopalniana sieć wentylacyjna jest do tego
stopnia skomplikowana, że schemat przestrzenny sieci jest nieczytelny. Wówczas kreśli się
uproszczony schemat przestrzenny sieci, przy czym uproszczenie polega na tym, że niektóre
części kopalni przedstawia się na schemacie w formie kołek z odpowiednimi napisami (rys.
16). Wówczas do uproszczonego schematu przestrzennego sieci załącza się schematy rejonów
uprzednio podanych jako kółka. Węzły sieci wentylacyjnej na schemacie przestrzennym
numeruje się tak, aby prąd powietrza płynął od węzła o numerze niższym do węzła o numerze
wyższym.

Schemat kanoniczny kopalnianej sieci wentylacyjnej jest nieskalibrowanym obrazem

topologicznym tej sieci. Chcąc sporządzić ten schemat trzeba znać schemat przestrzenny
sieci.

Schemat kanoniczny sieci służy do badania charakteru bocznic w sieci wentylacyjnej,

tzn. ich normalności czy też przekątności, oraz do wszelkich obliczeń wentylacyjnych. Dla
ułatwienia posługiwania się schematem kanonicznym sieci wentylacyjnej wskazane jest
doprowadzić go do najprostszej postaci, w której jest widoczny charakter każdego prądu.
Uzyskuje się to, stosując przy przekształcaniu powikłanego schematu kanonicznego sieci
sposób zewnętrznych i wewnętrznych bocznic. Taki schemat kanoniczny sieci nazywa się
jednoznacznym. Schemat przestrzenny siei wentylacyjnej (rys. 17a) przekształca się na
jednoznaczny schemat kanoniczny w ten sposób, że najpierw wyprostowuje się szyby 1–2
i 7–8 i wraz zresztą wyrobisk kreśli się na jednej płaszczyźnie (rys. 17b). W następnej
kolejności wygina się bocznice a,b,c,d w łuki koła (rys. 17c) oraz przegrupowuje się bocznice
a, c i b, d uzyskując schemat z (rys. 17d) i (rys. 17e).

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 17. Etapy przekształcania schematu przestrzennego, [12, s. 44]

Schematy kanoniczne sieci, takiej jak na rysunku 17c, 17d, 17e nazywają się otwartymi.

Uważając atmosferę zewnętrzną za wyrobisko o nieskończenie dużym polu przekroju
poprzecznego, którego opór aerodynamiczny jest równy zeru, można połączyć dyfuzor
wentylatora ze zrębem szybu wdechowego, uzyskując zamknięty schemat kanoniczny sieci
przedstawiony na rysunku 17f.

Rys. 18. Zależne prądy powietrza [12, s. 45]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 19. Prosty lub odwrócony prąd powietrza [12.s.45]

Posługując się schematami przestrzennym i kanonicznym sieci wentylacyjnej można

przeprowadzić klasyfikację prądów powietrza w tej sieci.

Wyróżnia się następujące prądy powietrza:

–

wznoszący się prąd powietrza, tj. prąd płynący w bocznicy od węzła o mniejszej
wysokości niwelacyjnej do węzła o większej wysokości niwelacyjnej,

–

schodzący prąd powietrza, tj. prąd płynący od węzła o większej wysokości niwelacyjnej
do węzła o mniejszej wysokości niwelacyjnej,

–

normalny prąd powietrza, tj. prąd, którego kierunek nie zależy od oporu bocznic
sąsiednich,

–

przekątny prąd powietrza, tj. prąd, którego kierunek zależy od oporu bocznic sąsiednich,

–

niezależny prąd powietrza, tj. prąd który oddziela się od prądu powietrza świeżego, i po
przewietrzeniu miejsca pracy lub innego pomieszczenia na dole kopalni dołącza się do
prądu powietrza zużytego,

–

zależny prąd powietrza, tj. prąd w bocznicach sieci łączących ze sobą dwa różne prądy
powietrza świeżego (np. prąd w bocznicy 3–9, na rys. 18) lub dwa różne pądy powietrza
zużytego (np. prąd w bocznicy 7–12); zależne prądy powietrza świeżego są na ogół
bardziej niebezpieczne w czasie pożaru podziemnego niż zależne prądy powietrza
zużytego; dlatego też należy dążyć do wyeliminowania tych prądów z sieci
wentylacyjnej,

–

rejonowy prąd powietrza, tj. niezależny prąd powietrza przewietrzający kompleks
wyrobisk górniczych, np. chodnik podścianowy, ściana i chodnik nadścianowy,

–

grupowy prąd powietrza świeżego, tj. prąd powietrza płynący do co najmniej dwóch
rejonów wentylacyjnych (np. prąd powietrza w bocznicy 9–10, rys. 18); grupowym
prądem powietrza zużytego nazywa się prąd powietrza płynący co najmniej dwóch
rejonów wentylacyjnych (np. prąd powietrza w bocznicy 6–8);

–

prosty prąd powietrza względem danego źródła energii (mechanicznej lub naturalnej), tj.
prąd, którego kierunek przepływu jest zgodny z kierunkiem działania tego źródła (np.
prądy powietrza w bocznicach 1–2, 2–3, 3–4, 4–5–6–7 są proste względem wentylatora
W1 i W na rys. 19),

–

odwrócony prąd powietrza, tj. prąd którego kierunek przepływu jest niezgodny
z kierunkiem działania źródła energii (np. prąd powietrza w bocznicy od 4–7, jest
odwrócony względem wentylatora W, rys. 19),

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Bocznice sieci, w której płynie przekątny prąd powietrza nanosimy linią prostą, na

jednoznacznym schemacie kanonicznym sieci wentylacyjnej. Natomiast bocznice sieci
w której płynie normalny prąd powietrza podajemy łukiem koła.

Rodzaje przepływu powietrza w bocznicy

W bocznicach kopalnianej sieci wentylacyjnej mogą zachodzić dwa rodzaje przepływu

powietrza: laminarny czyli uwarstwiony oraz turbulentny czyli burzliwy.

Laminarny przepływ powietrza jest spokojny i warstwowy. Oddzielne warstwy

przesuwają się równolegle do osi wyrobiska nie mieszając się między sobą.

Turbulentny przepływ charakteryzuje się tym, że cząstki powietrza poruszają się

w sposób nieuporządkowany i po bardzo zawiłych torach, wskutek czego powstają ciągłe
chaotyczne zaburzenia przepływu.

W obydwu rodzajach przepływu dużą rolę odgrywa warstwa przyociosowa przylegająca

do powierzchni ścian wyrobiska, w którym odbywa się przepływ powietrza. Wyróżnia się
warstwę przyścienną laminarną w której nie występuje mieszanie cząstek powietrza, oraz
warstwę przyociosową turbulentną w której poszczególne cząsteczki powietrza mieszają się
w sposób burzliwy z cząsteczkami w innych warstwach.

Opór bocznicy sieci wentylacyjnej

Opór R wyrobiska, w którym płynie powietrze można wyznaczyć z wzoru

R= α

gdzie
α

– współczynnik oporu wyrobiska górniczego, [Ns

A – średnie pole poprzeczne przekroju wyrobiska, [m

B – obwód tego pola, [m],
L – długość wyrobiska, [m].
Jednostką oporu R w międzynarodowym układzie SI jest 1 Bd=1 Budryk = 1 Ns

Opory wyrobisk projektowanych wyznaczamy korzystając z oporów stumetrowych odcinków
wyrobisk, które podawane są tablicach zamieszczonych np. w poradniku górnika [99].

R = R

100

R– opór wyrobiska, który chcemy wyznaczyć,
R

100

– opór stumetrowego odcinka wyrobiska,

L – długość wyrobiska którego opór liczymy.

Do obliczania naturalnego rozpływu powietrza w sieci wentylacyjnej, jak również

przeprowadzania tzw. regulacji rozpływu powietrza w sieci wentylacyjnej konieczna jest
znajomość oporów poszczególnych bocznic sieci.

W kopalni istniejącej można wykonać pomiary dyssypacji energii i objętości strumieni

powietrza i z kolei wyznaczyć opory bocznic. Dla kopalni istniejącej lub projektowanej opory
bocznic sieci można obliczyć z wzorów powyżej korzystając również z odnośnych tablic
współczynników oporów.

W obranej bocznicy, w której objętość strumienia jest stała, zmieniać się może zarówno

rodzaj obudowy, jak i pole przekroju poprzecznego bocznicy. Chcąc wyznaczyć opór takiej
bocznicy, dzieli się ją na n odcinków o jednakowej obudowie i jednakowym polu przekroju.
Bocznica taka jest wówczas połączeniem szeregowym n elementów.

Opór wypadkowy bocznicy połączenia szeregowego można obliczyć z wzoru

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

R =

∑

gdzie
R – opór wypadkowy połączenia szeregowego, [Ns

– opór i-tego elementu bocznicy sieci wentylacyjnej, [Ns

Opór połączenia równoległego n bocznic wyznaczamy według wzoru

R =

∑

)

(

Operowanie powyższym wzorem, bez wykorzystania programów komputerowych

programów obliczeniowych jest kłopotliwe. Łatwiej obliczać opór wypadkowy połączenia
równoległego przy korzystaniu z pojęcia otworu równoznacznego A

w m

bocznicy sieci

pasywnej lub aktywnej. Otwór równoznaczny, to obliczeniowa wielkość teoretycznego
otworu w cienkiej ściance, przez który przy danej wartości depresji mogłaby przepływać taka
sama ilość powietrza jak przez wyrobiska kopalni przy tej samej depresji wentylatora.

Kopalniane służby wentylacyjne posiadają szereg programów komputerowych do

obliczania sieci wentylacyjnych. Programy wentylacyjne AERO, czy VENTGRAF
umożliwiają projektowanie i obliczanie sieci wentylacyjnej kopalni czynnej jak
i projektowanej, pozwalają przeprowadzać szereg symulacji zmian w sieci wentylacyjnej.
Istotne są symulacje zmian w sieci kopalnianej związane z występowaniem różnych zagrożeń
(np. pożarowych, metanowych).

Potencjał i spadek potencjału

Potencjał izentropowy jest to potencjał wypadkowego pola sił występującego w sieci

aktywnej podczas działania źródeł energii (mechanicznych lub naturalnych). Potencjał ten
ujęty jest wzorem

= p – p

gdzie
p – ciśnienie (statyczne, bezwzględne) powietrza kopalnianego, które płynie w sieci

aktywnej podczas działania źródeł energii (mechanicznych i naturalnych),

– ciśnienie (statyczne, bezwzględne) powietrza suchego, tworzącego w sieci atmosferę

uwarstwioną izentropowo (adiabatycznie), jeśli w sieci nie działają żadne źródła energii.

Spadek potencjału izentropowego ujęty jest wzorem
∆h

= h

svd

– h

svw

gdzie
h

svd

– potencjał izentropowy w przekroju dopływu d bocznicy sieci,

svw

– tenże potencjał izentropowy w przekroju wypływu w.

Obliczmy spadek potencjału izentropowego w bocznicy β, jeżeli potencjał izentropowy

dopływie wynosi –800 Nm/m

a wylocie wynosi –1200 Nm/m

Zgodnie z wzorem liczymy
∆h

(β) = –800 – (–1200) = 400 Nm/m

Depresja naturalna oraz rodzaje bocznic sieci aktywnej

Przeprowadzając badania sieci aktywnej, trzeba uwzględnić fakt, że bocznica ta znajduje

się w polu grawitacyjnym Ziemi. Z polem tym związane jest występowanie depresji
naturalnej w tej bocznicy. Depresja ta jest zwana naturalną kumulacją energii.

Depresja naturalna l

nvβ

w bocznicy β ujęta jest wzorem

nvβ

= – (p

– p

) – g ρ

– z

)

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

gdzie
p

, p

– ciśnienie dla przekroju dopływu oraz dla przekroju wypływu w bocznicy β,

Nm/m

,(N/m

, z

– wysokość niwelacyjna przekroju dopływu oraz wypływu tej bocznicy, m,

– średnia gęstość masy powietrza kopalnianego w tej bocznicy.

Przepływ powietrza w wyrobiskach górniczych

Sieć wentylacyjna każdej kopalni istniejącej jest siecią aktywną, w której występuje

ustalony stan dynamiczny i termiczny. Jest on wielkością zmienną zależną od miejsca w sieci
wentylacyjnej i wymusza on określone kierunki przepływu powietrza.

W węzłach sieci obowiązuje pierwsze prawo Kirchhoffa, zgodnie z którym ilość

powietrza wpływająca do węzła równa jest ilości powietrza wypływającego z węzła.

Do węzła A w sieci wentylacyjnej dopływa dwoma bocznicami po 800

/min, natomiast

z węzła A wypływa jedną bocznicą 600

/min, a drugą 1000

/min. Zgodnie z wyżej

prawem powyższym łączna ilość powietrza wpływająca do węzła A jest równa ilości
powietrza w wypływającego z tego węzła.

Rys. 20. Bilans powietrza w węźle A

W bocznicy β sieci aktywnej występuje:

–

spadek ∆

hsβ

potencjału,

–

dyssypacja energii l

fβ

(praca tarcia),

–

depresja naturalna l

nβ

oraz

–

mechaniczna kumulacja energii l

tβ

równa spiętrzeniu ∆p

wentylatora działającego w tej

bocznicy.
Między wymienionymi wielkościami zachodzi relacja
∆

hsβ

= l

fβ

– l

nβ

–l

tβ

Stosując powyższą zależność do wszystkich N niezależnych oczek (zewnętrznych

i wewnętrznych) sieci aktywnej, przy uwzględnieniu właściwości potencjału izentropowego
polegającej na tym, że suma jego spadków wzdłuż zamkniętego obwodu każdego oczka sieci
jest równa zeru, otrzymuje się układ N niezależnych równań, z których każde wyraża prawo
dla oczka sieci aktywnej zwane II prawem Kirchhoffa

fvξ

–l

nvξ

–l

tvξ

gdzie, l

tvξ

oznacza wypadkową dyssypację energii w oczku ξ sieci aktywnej równą sumie

dyssypacji energii l

fvξβ

w bocznicach β oczka ξ.

W kopalniach w oparciu o schemat przestrzenny lub kanoniczny sporządza się schemat

potencjalny sieci wentylacyjnej. Przedstawia on rozkład spadków potencjału powietrza
w węzłach i bocznicach sieci wentylacyjnej.

600 m

/min

Łącznie
1600 m

/min

1000 m

/min

800 m

/min

Σ1600
m

/min

800 m

/min

Węzeł
A

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rodzaje bocznic sieci:

–

bocznica pozioma, bezźródłowa, tj. w której nie występuje depresja naturalna,

–

bocznica niepozioma, aktywna sieci wentylacyjnej w której występuje depresja naturalna.

Schemat potencjalny kopalnianej sieci wentylacyjnej

Sieć wentylacyjna każdej kopalni istniejącej jest siecią aktywną, gdyż gęstość masy

powietrza w wyrobiskach kopalnianych jest wielkością zmienną. Jeśli kopalnia jest płytka, to
aktywność jej sieci zazwyczaj jest mała. Dlatego też sieć tą można traktować jako pasywną,
co jest równoznaczne z przyjęciem założenia upraszczającego, że gęstość masy powietrza
w całej kopalni jest wielkością niezmienną. Jeśli natomiast kopalnia jest głęboka, to
aktywność jej sieci wentylacyjnej jest duża. Dla głębokiej kopalni, tak istniejącej, jak
i projektowanej, nie należy korzystać więc z pojęcia sieci pasywnej.

Schemat potencjalny sieci wentylacyjnej jest skalibrowanym obrazem topologicznym tej

sieci.

Schemat potencjalny przedstawia wartości potencjału izentropowego w poszczególnych

węzłach sieci, a tym samym rozkład spadków potencjału w sieci.

4.2.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

Jakie mamy elementy sieci wentylacyjnej?

Jakie są zasady sporządzania schematu przestrzennego sieci kopalnianej?

Co to jest schemat kanoniczny?

Kiedy schemat kanoniczny jest zamknięty?

Jakie mamy prądy powietrza w sieci wentylacyjnej kopalni?

Jakie są rodzaje przepływu powietrza w wyrobiskach górniczych?

Co mierzymy w Budrykach?

Od czego zależy spadek potencjału w aktywnej bocznicy sieci wentylacyjnej?

4.2.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Zaprojektuj schemat przestrzenny sieci wentylacyjnej z co najmniej 14 węzłami. Narysuj

schemat kanoniczny na bazie zaprojektowanego schematu przestrzennego.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,

przypomnieć sobie zasady wykonywania schematów przestrzennych,

przypomnieć zasady wykonywania schematów kanonicznych,

zaprojektować schemat przestrzenny sieci wentylacyjnej z co najmniej 14 węzłami,

przekształcić narysowany schemat przestrzenny sieci wentylacyjnej w jednoznaczny
schemat kanoniczny,

zaprezentować wykonane ćwiczenie,

dokonać oceny ćwiczenia.

Wyposażenie stanowiska pracy

–

literatura dotycząca tematu ćwiczenia,

–

papier, przybory do pisania.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Ćwiczenie 2

Wykonaj pomiary dla określenia ilości powietrza na wskazanych przez nauczyciela

trzech stacjach pomiarowych. Zakładając, że są to stacje wylotowe z węzła A sieci
wentylacyjnej, określ, jaka będzie prędkość powietrza na jedynej stacji dolotowej do tego
węzła, jeżeli przekrój stacji dolotowej wynosi 17 m

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,

zapewnić właściwy sprzęt do wykonania ćwiczenia,

przypomnieć sobie czego dotyczy I prawo Kirchhoffa,

dokonać pomiarów,

dokonać obliczeń dla określenia prędkości powietrza na stacji dolotowej,

dokonać oceny ćwiczenia.

Wyposażenie stanowiska pracy:

–

anemometr, calówka,

–

papier, przybory do pisania.

Ćwiczenie 3

Wyznacz opór ściany zmechanizowanej, wyposażonej w obudowę stalową jeśli

wiadomo, że długość wyrobiska wynosi L = 150 m, wysokość ściany 2,0 m, szerokość 2,4 m,
a współczynnik oporu α = 0,09807 Ns

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

zapoznać się z materiałem teoretycznym potrzebnym do obliczenia,

znaleźć wzór, który pozwoli wyznaczyć opór wyrobiska ścianowego,

dokonać niezbędnych obliczeń,

dokonać oceny ćwiczenia.

Wyposażenie stanowiska pracy:

–

literatura dotycząca tematu zadania,

–

przybory do pisania.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.2.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

przedstawić na schemacie przestrzennym układ wyrobisk przedstawiony
na mapach pokładowych?

przekształcić schemat przestrzenny w schemat kanoniczny?

określić który to jest prąd powietrza niezależny?

określić od czego zależy kierunek przepływu powietrza w bocznicy
przekątnej?

określić od czego zależy spadek potencjału izentropowego w bocznicy?

określić co to jest depresja naturalna?

określić w którym kierunku płynie powietrze jeżeli potencjał w punkcie
A wynosi (– 1200 Nm/m

) a w punkcie B (–600 Nm/m

wyznaczyć wartość depresji naturalnej w poziomej bocznicy aktywnej
sieci wentylacyjnej?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.3. Wentylacja wyrobisk za pomocą wentylatorów głównych

4.3.1. Materiał nauczania

Wyrobiska kopalniane przewietrza się prądami powietrza wytwarzanymi przez

wentylatory główne zabudowane na powierzchni. W zakładach górniczych kopaliny palne
stosuje się przewietrzanie ssące.

Przy każdym szybie wydechowym, oprócz wentylatora głównego lub zespołu

wentylatorów głównych, instaluje się główny wentylator rezerwowy, którego uruchomienie
będzie możliwe w ciągu 10 minut.

W zakładach górniczych mających jeden szyb wydechowy stację wentylatorów głównych

wyposaża się w urządzenie do zmiany kierunku powietrza. W sieci wentylacyjnej gdy jest
więcej szybów wydechowych, powinno być możliwe wykonanie rewersji (zmiany kierunku
przepływu) powietrza w poszczególnych podsieciach. Urządzenia do rewersji powietrza
utrzymuje się w stanie umożliwiającym jej wykonanie w czasie nie dłuższym niż 20 minut.

Zasady rozprowadzania powietrza w kopalni

Powietrze doprowadza się możliwie najkrótszą drogą do każdego poziomu

wydobywczego, skąd prądami wznoszącymi odprowadza się w kierunku szybu
wydechowego.

Projektując wyrobiska górnicze należy tworzyć jak najmniej złożoną sieć wentylacyjną.
W każdej sieci wentylacyjnej wydziela się rejony przewietrzane niezależnymi prądami

powietrza.

Jednym prądem powietrza może być przewietrzana grupa przodków pod warunkiem, że

zawartość metanu w powietrzu doprowadzonym do każdego przodka nie przekracza 0,5%,
a przy stosowaniu metanometrii automatycznej 1%.

Ściany przewietrza się niezależnymi prądami powietrza, z tym że długość ściany lub

łączna długość ścian przewietrzanych jednym niezależnym prądem powietrza nie powinna
być większa niż 400 m. W pokładach niemetalowych i I kategorii zagrożenia metanowego
kierownik ruchu zakładu górniczego może zezwolić na okresowe przewietrzanie jednym
niezależnym prądem powietrza ścian o łącznej długości powyżej 400 m, pod warunkiem
utrzymania między tymi ścianami dróg wyjścia w odstępach nie większych niż 250 m.

Składy materiałów wybuchowych, komory pomp głównego odwadniania, a w zakładach

górniczych wydobywających kopaliny palne także komory kruszarni przewietrza się prądami
niezależnymi.

W polach metanowych wszystkie komory, z wyjątkiem komór stanowiących oddziałowe

składy narzędzi, sprzętu przeciwpożarowego i sanitarnego przewietrza się prądami powietrza
wytwarzanymi przez wentylator główny. Powietrze z komór przewietrzanych prądami
powietrza wytwarzanymi przez wentylator odprowadza się z najwyższego punktu komory
i prowadzi poziomo lub po wzniosie. W komorach tych nie można umieszczać w odległości
bliższej niż 20 cm od najwyższego punktu w świetle obudowy żadnych urządzeń
i elementów, które mogłyby utrudniać przepływ powietrza pod stropem komór.

Sprowadzanie powietrza wyrobiskiem na upad dopuszcza się wyłącznie w przypadkach,

gdy:

−

średni upad w bocznicy nie przekracza 5°,

−

średni upad wyrobiska lub bocznicy wentylacyjnej wynosi od 5° do10°, a prędkość
przepływu powietrza jest większa niż 0,5 m/s,

−

powietrze jest odprowadzane z pól zagrożonych wyrzutami dwutlenku węgla lub
siarkowodoru.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Tamy wentylacyjne

Regulację przewietrzania prowadzi się za pomocą tam wentylacyjnych, umieszczonych

na początku prądów rejonowych. W wyjątkowych wypadkach za zgodą kierownika ruchu
zakładu górniczego można zabudować tamy w wylotowych prądach powietrza ale na
warunkach przez niego ustalonych.

Rys. 21. Tama wentylacyjna murowa z drzwiami drewnianymi [1, s. 333]

W wyrobiskach korytarzowych, stanowiących połączenia między prądem powietrza

prowadzonym od szybu wdechowego a odprowadzanym do szybu wydechowego,
zabudowuje się śluzy wentylacyjne. Drzwi tamy w śluzie wentylacyjnej wykonuje się
z materiałów niepalnych i zabezpiecza przed samoczynnym otwarciem. Odstęp między
tamami wentylacyjnymi śluzy powinien umożliwić, aby w czasie przejścia załogi przez jedną
z tam (w której drzwi muszą być otwarte), drzwi w pozostałych tamach tej śluzy były
zamknięte.

W wyrobisku, w bocznicy w której dokonujemy regulacji powietrza za pomocą tam

wentylacyjnych, należy zabudować minimum 2 tamy, dla zapewnienia stabilności prądów
powietrza. Z reguły, jednak pewniej jest budować ich więcej, gdyż poprawia to
bezpieczeństwo i stabilność przewietrzania.

Tamy śluz wentylacyjnych uruchamianych mechanicznie oraz tamy wewnątrz rejonów

wentylacyjnych wyposaża się w drzwi otwierane w jedną stronę.

Każda tama przy moście wentylacyjnym powinna posiadać dwoje drzwi otwieranych

w przeciwne strony.

Drzwi w tamach powinny zamykać się samoczynnie albo mechanicznie. W przypadku,

gdy mamy duże spiętrzenia na tamach, należy drzwi przejściowe wyposażyć w urządzenia
ułatwiające ich otwarcie.

Tamy wentylacyjne wykonuje się z materiałów niepalnych za wyjątkiem

zlokalizowanych wewnątrz rejonów wentylacyjnych i tymczasowych niezbędnych na czas
budowy tam ostatecznych.

Drzwi w tamach wentylacyjnych zabudowanych na drogach przewozu lokomotywowego

lub przewozu z napędem własnym oraz głównego transportu maszynami samojezdnymi
powinny być otwierane i zamykane mechanicznie lub automatycznie. W przypadku, gdy
różnica ciśnień powietrza uniemożliwia ręczne otwarcie drzwi tamy wentylacyjnej, tamę
wyposaża się w urządzenia zapewniające otwarcie drzwi i bezpieczne przejście przez tamę.

Tamy otwierane mechanicznie lub automatycznie należy wyposażyć w urządzenia

świetlne i akustyczne sygnalizujące moment otwierania tamy, aby przechodzący wyrobiskiem
ludzie nie znaleźli się w zasięgu otwieranych drzwi tamy.

W wyrobiskach, w których konieczne jest zabudowanie tam wentylacyjnych, nie można

budować urządzeń transportu linowego, chyba, że zapewnione jest mechaniczne lub

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

samoczynne zamknięcie i otwarcie tam, bez potrzeby wejścia załogi na trasę transportu
linowego.
Wymagania jakie muszą spełniać tamy wentylacyjne określa polska norma PN-73/G-60101.

W tamach regulacyjnych projektuje się:

−

ścianę murową lub drewnianą z otworem komunikacyjnym zabezpieczonym nadprożem
i otworami dla rurociągów i kabli,

−

odrzwia i drzwi stalowe lub drewniane obite blachą,

−

ewentualny otwór dla przenośnika,

−

okno regulacyjne,

−

przepust do odprowadzania wody.
Tamy wentylacyjne, mające wpływ na przewietrzanie wyrobisk należy zabezpieczyć

czujnikami kontrolującymi stan ich zamknięcia z sygnalizacją u dyspozytora metanowego.
Sposób zabezpieczenia ustala kierownik działu wentylacji lub inna osoba wyznaczona przez
kierownika ruchu zakładu górniczego. W wyrobisku, w którym zabudowana jest śluza
wentylacyjna oprócz oczujnikowania wszystkich tam wentylacyjnych wchodzący w jej skład,
można również zabudować czujnik przepływu powietrza.

Wykonywanie tam wentylacyjnych

Tamę należy stawiać w górotworze zwięzłym i niespękanym. Nie powinno stawiać się

tam wentylacyjnych na zrobach (tj. jeżeli w ociosie po jednej stronie wyrobiska mamy zroby),
jak również należy unikać, w miarę możliwości stawiania tam wentylacyjnych w wyrobiskach
węglowych, gdyż może to być przyczyną pożarów endogenicznych. W przypadku
wystąpienia szczelin w górotworze, w sąsiedztwie tamy, należy je uszczelnić przez
wtłoczenie do nich pod ciśnieniem zaprawy cementowej lub gipsowo-wapiennej. Mur tamy
należy szczelnie powiązać z górotworem. Stawiając tamę w wyrobisku należy wykonać wrąb
nie mniejszy niż 20 cm. Zależnie od sposobu zamykania drzwi, mur tamy należy wykonać
pionowo lub z odchyleniem w stosunku do pionu, aby ułatwić samoczynne zamykanie drzwi
i ich przyleganie do obmurza tamy. Ścianę tamy wykonanej z cegieł lub kostki betonowej
należy wyprawić zaprawą cementową, a następnie pobielić mlekiem wapiennym.

Nadproże należy wykonać nad otworem komunikacyjnym tamy i ewentualnie nad

otworem dla przenośnika. W tamach murowych nadproże należy wykonać ze stali profilowej
lub betonu zbrojonego, a w tamach drewnianych z belek drewnianych o przekroju
kwadratowym. Nadproża należy wykonywać jednocześnie z wykonaniem muru lub ściany
tamy.

Dla przewodów przeprowadzanych przez tamę, tj. rurociągów, kabli i lutni należy

w ścianie tamy pozostawić otwory o przekroju dostosowanym do przekroju przewodu.
Otwory naokoło przewodów należy uszczelniać gliną lub inną lekką i szczelną zaprawą.

Przepust do odprowadzenia wody zza tamy, powinien być tak zlokalizowany i wykonany,

aby nie dopuszczał do spiętrzenia wody za tamą i do przepływu powietrza przez tamę.

Tamy wentylacyjne to z reguły tamy regulacyjne, w związku z czym powinny być

wyposażone w okienka do regulacji spadku naporu na tamach. Okienka te w pokładach
metanowych powinny być wykonane pod stropem wyrobiska. Jeżeli mamy śluzę składającą
się z kilku tam to wskazane jest, aby spadki naporu na poszczególnych tamach były
wyrównane. Regulacje otwarcia tych okienek powinny przeprowadzać służby wentylacyjne.
W czasie ich regulacji jak i kontroli powinny być pomierzone spadki naporu (pomiar U –
rurka) na poszczególnych tamach danej śluzy jak i wydatek powietrza w tej bocznicy.

Most wentylacyjny

Zdarza się, że wyrobiska służące za drogi powietrza świeżego, przecinają się (krzyżują

się) z wyrobiskami odprowadzającymi powietrze zużyte. Aby nie nastąpiło mieszanie się

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

prądów powietrza i łączenie się ich w tych miejscach, stawia się mosty powietrzne, przez co
jedno wyrobisko przeprowadza się nad drugim, nie stwarzając między nimi połączenia (rys.).
Konstrukcja mostów i sposób ich wykonania bywają różne.

Rys. 22. most wentylacyjny [1. s. 334]

Tamy izolacyjne

Wyrobiska nie przewietrzane należy izolować tamami izolacyjnymi, tak aby na trwale

odgrodzić je od czynnych wyrobisk. Tamy te wykonuje się je jako tamy pełne. Tamy
izolacyjne w polach metanowych powinny być wykonywane jako tamy przeciwwybuchowe.

Tamy izolacyjne powinny być szczelne jak i ociosy wyrobiska wokół tamy nie mogą być

spękane. Tamy powinny być budowane jak najbliżej skrzyżowania z wyrobiskiem
z opływowym prądem powietrza. W polach metanowych dojść do tam izolacyjnych nie wolno
przewietrzać przez dyfuzję.

Rys. 23. Tamy izolacyjne pełne: a) deskowe, b) klocowe, d) murowe [11, s. 5]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Tamy izolacyjne powinny być wyposażone w:

−

rury pomiarowe z zaworami umożliwiającymi prowadzenie pomiarów gazów za tamą,

−

rury umożliwiające prowadzenie podsadzania lub odmetanowania,

−

rurociągi umożliwiające odprowadzenie wody zza tamy, zabezpieczone zaworami lub
syfonami wodnymi,

−

na tamie powinna być zabudowany manometr cieczowy do pomiaru różnicy ciśnień
(przed i za tamą).
Przeciwwybuchowe tamy izolacyjne przeznaczone są do zabezpieczenia czynnych

wyrobisk przed przeniesieniem się do nich wybuchu, od strony zrobów, zbędnych wyrobisk
oraz pól pożarowych, w których mogą wystąpić wybuchowe mieszaniny gazów palnych
i może dojść do wybuchu tych gazów.

Tamy te mogą być wykonane jako:

−

korki podsadzkowe,

−

korki wodne,

−

korki podsadzkowe na bazie tamy organowej z dwustronnymi rozporami,

−

tamy z worków wypełnionych materiałami niepalnymi,

−

tamy za spoiw szybkowiążących z wrębem lub bez wrębu.
Szczegółowy sposób wykonania tych tam oraz wymogi jakim muszą one odpowiadać

podane są w wytycznych Centralnej Stacji Ratownictwa Górniczego [16].

Aktualnie najczęściej stosowane są tamy przeciwwybuchowe wykonane w postaci korka

przeciwwybuchowego (rys. 24) wypełnionego materiałem szybkowiążącym o dużej
wytrzymałości.

Budowę takiej tamy należy rozpocząć od wykonania wrębu na obwodzie izolowanego

wyrobiska chodnikowego, w miejscu jej usytuowania na długości 2,0 m dla przekroju
poprzecznego wyrobiska w świetle jego obudowy do 12 m

i 3,0 m dla przekroju powyżej

12 m

. W miejscu wykonania wrębu nie należy rabować elementów stalowych obudowy

wyrobiska. Głębokość wrębu powinna być mniejsza od 0,4 m. Na krawędziach tego wrębu
należy zabudować zawarcia tamowe w postaci tam ryglowych drewnianych obitych od
wewnątrz korka płótnem podsadzkowym. Przed odeskowaniem zawarć należy zabudować
w nich 1 lub 2 lutnie blaszane, kołnierzowe o średnicy 800 mm wraz z obudową
przeciwwybuchową przepustu tamowego.

W trakcie budowy zawarć należy zainstalować dodatkowe urządzenie wymagane

zasadami budowy tam, takie jak:

−

rurociąg umożliwiający pobieranie prób powietrza zza tamy, dla określenia temperatury
gazów za tamą oraz stałej kontroli różnicy ciśnień atmosfery pomiędzy polem
izolowanym a wyrobiskiem czynnym,

−

rurociąg odwadniający wraz z syfonem,

−

rury tłoczne do korka i odpowietrzające.
Po wykonaniu zawarć tamowych i zainstalowaniu niezbędnych urządzeń zatłaczamy

korek spoiwem szybkowiążącym dopuszczonym do stosowania. Po zatłoczeniu korka
i odczekaniu czasu wymaganego na związanie spoiwa, przystępujemy na zasadach akcji
ratowniczej do zamknięcia tamy (korka) z wykorzystaniem przepustu tamowego.
W przypadku prowadzenia akcji ratowniczej związanej z zamykaniem kilku tam
wentylacyjnych, o kolejności zamykania tam decyduje kierownik akcji ratowniczej. Z reguły
tamy powinny być zamykane jednocześnie, a po ich zamknięciu powinien być ustalony czas
wyczekiwania, gdyż może dojść do wybuchu gazów w otamowanej przestrzeni.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 24. Przeciwwybuchowa tama ze spoiwa szybkowiążącego z wrębem na obwodzie wyrobiska [16]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Manometr cieczowy, tzw U – rurka

U – rurka to przyrząd umożliwiający pomiar różnicy ciśnień powietrza. Wykonany

z rurki szklanej w kształcie litery „U”, wypełnionej cieczą, które jedno ramię połączone jest
(w czasie pomiaru) z obszarem (obiektem) mierzonego ciśnienia, a drugie ramię połączone
jest z atmosferą.

Wartość różnicy ciśnień określa się z różnicy poziomów cieczy w dwóch ramionach

manometru, mierzonej w milimetrach. Pomiar różnicy ciśnień pomiędzy otamowaną
przestrzenią a otoczeniem pokazano na rysunku 9

Rys. 25. Pomiar różnicy ciśnień na tamie za pomocą U - rurki [5, s. 43]

Jeżeli za tamą istnieje ciśnienie większe niż przed tamą to poziom cieczy w U – rurce

będzie wyższy w ramieniu połączonym z atmosferą zewnętrzną. Mamy wówczas do
czynienia z kompresją czyli nadciśnieniem za tamą. Jeżeli za tamą izolacyjną będzie ciśnienie
niższe niż przed tamą to poziom cieczy w U – rurce będzie wyższy w ramieniu połączonym
z polem otamowanym. Ma się wówczas depresję czyli podciśnienie za tamą. Sytuacja taka
powoduje zasysanie powietrza z zewnątrz. Najkorzystniejsza sytuacja jest wtedy, gdy poziom
cieczy w obu ramionach jest wyrównany.

W przypadku pożaru, korzystne jest aby na tamie pożarowej różnica ciśnień była bliska

zeru, lub aby na tamie był minimalny plus.

Tamy kompensacyjne

Sposób wyrównywania ciśnień na tamach izolacyjnych za pomocą tam kompensacyjnych

przedstawiono na (rys. 26). Rysunek pokazuje układ, gdy tama zaciąga powietrze.

W wyrobisku, przed tamą izolacyjną (korkiem), która zaciąga, budujemy w niewielkiej

odległości tamę kompensacyjną (np. deskową obitą płótnem podsadzkowym) z okienkiem
regulacyjnym. Przez tamę tą prowadzimy lutnie metalowe na końcu których budujemy
wentylator na ssanie. Ciągłą kontrolę ciśnienia przed i za tamą izolacyjną wykonujemy za
pomocą manometru cieczowego, którego końcówki węży pomiarowych wyprowadzone są:
jedna za tamę izolacyjną a druga przed tamę izolacyjną (tj. pomiędzy tamą izolacyjną
a kompensacyjną).

Po uruchomieniu wentylatora różnicę ciśnienia przed i za tamą regulujemy za pomocą

okienka regulacyjnego w tamie kompensacyjnej. W trakcie doszczelniania okienka
regulacyjnego w tamie kompensacyjnej poziom wody w ramieniu U-rurki z wyprowadzoną
końcówką pomiarową za tama izolacyjną (1) będzie się obniżał. Korzystnie jest ustawić go
minimalnie poniżej poziomu w drugim ramieniu, którego końcówka pomiarowa (2) znajduje
się pomiędzy tamami.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

W przypadku tam izolacyjnych, gdzie występuje nadciśnienie za tamą izolacyjną (tama

wyciska), budujemy również tamy kompensacyjne z wentylatorem tłoczącym.

Rys.26. Wyrównywanie różnicy ciśnień na tamach izolacyjnych za pomocą tam kompensacyjnych.

Sposób pomiaru różnicy ciśnień na tamie za pomocą U – rurki.

Strzałki czerwone oznaczają kierunki przepływu powietrza

Tamy bezpieczeństwa

Tama bezpieczeństwa to tama wykonana z materiału ogniotrwałego z otwartymi

drzwiami stalowymi, które w każdej chwili można zamknąć. Są również tamy
bezpieczeństwa, w których zamiast drzwi stalowych jest zgromadzony zapas materiału
budowlanego potrzebnego do szybkiego ich zamknięcia.

W kopalniach metanowych często buduje się podwójne tamy bezpieczeństwa we

wzajemnej niewielkiej odległości, od 2 do 5 m. Odstęp pomiędzy tymi tamami zależy od
przekroju wyrobiska jak i rodzaju materiału jaki planowany jest do wypełnienia korka
przeciwwybuchowego, wykonanego na bazie tych tam.

Tamy bezpieczeństwa służą do:

−

ułatwienia stabilizacji prądów bocznych, tj. do zabezpieczenia kopalni przed
zadymieniem lub dla uniknięcia zadymienia,

−

izolacji prądów w przypadku pożaru w prądzie powietrza świeżego przed tamami.
Rozróżnia się następujące rodzaje tam bezpieczeństwa:

−

klapy, drzwi, tamy na wlotach szybów, sztolni i upadowych wdechowych,

−

tamy przyszybowe,

−

tamy na wlotach i wylotach w prądach niezależnych, przewietrzających wszelkie
komory,

−

tamy grupowe, rejonowe, polowe.
Zamykanie tam bezpieczeństwa może odbywać się ręcznie lub automatycznie, zawsze

jednak na polecenie kierownika akcji ratowniczej.

Tama zaciąga, jest na

dużym minusie

U – rurka, końcówki
pomiarowe wyprowadzone są
1 – za tamę izolacyjną,
2 – pomiędzy tamami.

Wentylator

ssący

lutnie ssące

Tama kompensacyjna z

okienkiem regulacyjnym

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Przeciwpożarowe tamy bezpieczeństwa z drzwiami buduje się na wszystkich poziomach

przy szybach wdechowych, w prądach grupowych wlotowych, wlotowych i wylotowych
prądach rejonowych oraz prądach niezależnych, przewietrzających komory.

Przeciwpożarowe tamy bez drzwi buduje się na wszystkich poziomach szybów

wydechowych, oraz w miejscach ustalonych przez kierownika działu wentylacji, wewnątrz
rejonów wentylacyjnych.

Oddymianie kopalni o przewietrzaniu wznoszącym

Rys. 27. Oddymianie wyrobisk z wentylacją wznoszącą, a–d. etapy oddymiania [8. s. 220]

Jeżeli zaburzenia kierunków przepływów powietrza wystąpiły pod wpływem pożaru,

wówczas oddymianie wyrobisk prowadzi się w sposób następujący:

Idziemy z prądem głównym, zgodnie z kierunkiem przepływu powietrza dochodząc do

pierwszego węzła zadymionego (rys. 27, węzeł 1). W węźle tym należy stwierdzić, do której
bocznicy (wyrobiska) kierują się dymy. W tej bocznicy, którą dymy płyną do rejonu, przepływ
powietrza dławi się bądź przez zamknięcie znajdującej się w niej tamy bezpieczeństwa bądź
budując np. tamę z płótna wentylacyjnego (rys. 27a– tama T

). Czynność ta spowoduje

przywrócenie pierwotnego kierunku przepływu powietrza w bocznicy 1–a (rys. 27.b).

Gdy prąd powietrza w bocznicy 1–a zostanie już oddymiony, to znaczy uzyska swój

pierwotny kierunek przepływu, zamyka się w bocznicy 1–a tamę t

(rys. 27.b) . Tama ta

zostaje przez cały czas oddymiania zamknięta. Następnie przechodząc przez tamę T

, przez

którą przepływa już powietrze świeże, dochodzimy do następnego zadymionego węzła
(rys. 27.c. węzeł 2).

Dławimy przepływ powietrza w tej bocznicy, którą płyną dymy w kierunku rejonu,

zamykając podaną na rysunku 27c tamę T

. Z kolei otwieramy tamę T

, wówczas zamknięcie

tam t

i T

wystarcza do usunięcia zadymienia w następnym prądzie bocznym 2–b

(rys. 27.c i d). Z kolei przechodzimy przez tamę T

do następnego zadymionego węzła

i wykonujemy czynności analogiczne jak w węzłach 1 i 2. W ten sposób postępuje się tak
długo, aż dojdzie się do ogniska pożaru, przed którym zamyka się tamę zasadniczą.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.3.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

Na czym polega rewersja powietrza w szybie?

W jakim czasie powinna być możliwość uruchomienia głównego wentylatora
rezerwowego na szybie wydechowym?

Gdzie należy budować tamy wentylacyjne przy prowadzenia regulacji rozpływu
powietrza w kopalni węglowej?

Co to jest śluza wentylacyjna?

Jaką rolę spełniają tamy izolacyjne?

Jakie powinno być wyposażenie tamy izolacyjnej?

Kiedy budujemy tamy izolacyjne o konstrukcji przeciwwybuchowej?

Jaka jest zasada pomiaru ciśnienia manometrem U–rurkowym?

Co to znaczy, że na tamie izolacyjnej mamy +19 mm H

10.

Jak wyrównujemy różnicę potencjałów na tamach izolacyjnych?

11.

Gdzie należy budować tamy bezpieczeństwa z drzwiami metalowymi?

12.

Jak należy prowadzić oddymianie kopalni przewietrzanej prądami wznoszącymi?

4.3.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Zabuduj tamę wentylacyjną deskową z okienkiem regulacyjnym o wymiarach 0,5 m na

1,2 m, z drzwiami dla przejścia załogi o wymiarach 0,9 m na 1,8 m. Po wybudowaniu tamy
ustaw tak okienko regulacyjne, tak aby spadek naporu na tamie wynosił 15 mm H

Pomierz ilość powietrza płynącą wyrobiskiem przed zabudową tamy jak również po jej

wykonaniu.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

zapoznać się z normami dotyczącymi budowy tam wentylacyjnych,

przypomnieć zasady wykonywania pomiarów dla określenia ilości powietrza
w wyrobisku górniczym, oraz jak wykonujemy pomiaru spadków naporu na tamach za
pomocą U–rurki,

wykonać pomiar ilości powietrza w wyrobisku,

wykonać wrąb do tamy, zabudować szkielet tamy, obić tamę deskami i płótnem
wentylacyjnym,

zabudować drzwi w tamie,

zabudować manometr cieczowy i wykonać regulację spadku naporu na tamie,

wykonać ponownie pomiary dla określenia ilości powietrza w wyrobisku,

zaprezentować wykonane ćwiczenie,

dokonać oceny ćwiczenia.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

stojaki drewniane, deski, płótno wentylacyjne, gwoździe,

−

kilof, siekiera górnicza, łopata,

−

U– rurka, węże pomiarowe, calówka, anemometr,

−

przybory do pisania,

−

literatura związana z tematem zadania [11, 15].

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Ćwiczenie 2

Zaprojektuj sposób wykonania tamy kompensacyjnej dla zmniejszenia różnicy ciśnień

dla tamy izolacyjnej, na której różnica ciśnień wynosi +40 mm H

Zabuduj w wyrobisku przy tamie izolacyjnej tamę przednią do tamy kompensacyjnej

z okienkiem regulacyjnym, oraz wentylator i lutnie dla projektowanej tamy.

Zabuduj manometr cieczowy i wyprowadź jego końcówki dla pomiarów różnicy ciśnień

na tamie.

Rysunek do ćwiczenia 3

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

określić co oznacza +40 mm H

wskazać miejsce zabudowy wentylatora pomocniczego,

określić czy wentylator ma być ssący czy tłoczący,

określić gdzie należy zabudować tamę kompensacyjną z okienkiem regulacyjnym,

wskazać miejsce zabudowy manometru cieczowego do kontroli zmian różnicy ciśnień na
tamie,

określić miejsca w których należy ustawić końcówki węży pomiarowych założonych na
ramionach U – rurki,

przedstawić wykonany projekt,

dobrać odpowiednie urządzenia i materiały potrzebne do realizacji projektu,

zabudować we wskazanych wyrobiskach zaprojektowany układ urządzeń,

10)

zaprezentować efekty swojej pracy,

11)

dokonać oceny ćwiczenia.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

wentylator WLE–404 B/1, lutnie elastyczne ssące o średnicy 400 mm,

−

drewno, deski, płótno wentylacyjne, U–rurka, węże pomiarowe,

−

kilof, piła, łopata, siekiera górnicza, młotek, gwoździe,

−

kartki papieru A4,

−

przybory do pisania i rysowania,

Ćwiczenie 3

Przeprowadź oddymianie wyrobisk w układzie jak na rysunku dołączonym do ćwiczenia.

Wyznacz lokalizację zasadniczej tamy pożarowej.

+40mm

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rysunek do ćwiczenia 3

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

zapoznać się z materiałem teoretycznym związanym z tematem ćwiczenia,

zaznaczyć kolejność budowania i zamykania tam przy oddymianiu kolejnych wyrobisk,

wskazać miejsce zabudowy zasadniczej tamy pożarowej,

przedstawić wyniki pracy,

dokonać oceny ćwiczenia.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

kartki papieru A4,

−

przybory do pisania i rysowania,

−

literatura [7, 8, 14].

4.3.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

wskazać, jaki warunek musi być spełniony można było sprowadzać
powietrze w dół wyrobiskiem o nachyleniu 7

wskazać, kto może zezwolić na zabudowę tam regulacyjnych na
wylocie z rejonu?

określić, jakie ciśnienie panuje za tamą (plus czy minus), jeżeli
przechodząc wyrobiskiem z opływowym prądem powietrza stwierdzisz,
że przed skrzyżowaniem z tamą miałeś stężenie 0,6% CH

a po minięciu

tamy stężenie CH

wynosi 0,8%?

wskazać, z jakich materiałów mogą być wykonane tamy izolacyjne
o konstrukcji przeciwwybuchowej?

wyjaśnić, po co w tamach przeciwwybuchowych montuje się przepusty
tamowe wraz z obudową przeciwwybuchową?

wskazać, jak zabudowujemy wentylator przy tamie kompensacyjnej,
jeżeli tama normalnie jest na minusie?

wskazać, w których wyrobiskach utrzymujemy tamy bezpieczeństwa
bez drzwi, a tylko mamy zgromadzony materiał do ich szybkiego
zamknięcia?

określić

sposób

postępowania

przy

usuwaniu

zadymienia

w wyrobiskach górniczych?

1 2

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.4. Przewietrzanie

wyrobisk

pomocą

lutniociągów,

pomocniczych urządzeń wentylacyjnych i przez dyfuzję

4.4.1. Materiał nauczania

Przewietrzanie przez dyfuzję

Przewietrzanie przez dyfuzję polega na powolnym a czasami burzliwym samorzutnym

przenikaniu (mieszaniu się) cząstek powietrza z opływowego prądu powietrza do wyrobiska
ślepego i odwrotnie. Wyrobiska można przewietrzać przez dyfuzję, jeżeli długość tych
wyrobisk nie jest większa niż:
1)

w polach niemetanowych i I kategorii zagrożenia metanowego:
a)

10 m – przy nachyleniu do 10° (we wzniosie i upadzie),

6 m – przy nachyleniu powyżej 10° (we wznosie i upadzie),

2 m – w polach metanowych II, III lub IV kategorii zagrożenia metanowego.
W polach metanowych przewietrzanie przez dyfuzję wnęk odmetanowania oraz dojść do

tam izolacyjnych i pożarowych jest niedopuszczalne.

Przewietrzanie za pomocą pomocniczych urządzeń wentylacyjnych
Wyrobiska można przewietrzać pomocniczymi urządzeniami wentylacyjnymi, jeżeli

długość ich nie jest większa niż:
1)

w polach niemetanowych i polach zaliczonych do I kategorii zagrożenia metanowego:
a)

15 m – przy nachyleniu do 10

(we wzniosie i upadzie),

10 m – przy nachyleniu powyżej 10

(we wznosie i upadzie),

w polach metanowych II, III lub IV kategorii zagrożenia metanowego:
a)

6 m – przy nachyleniu do 10

(we wzniosie i upadzie),

4 m – przy nachyleniu powyżej 10

(we wznosie i upadzie).

Wentylacja lutniowa
Wyrobiska, które nie są przewietrzane prądami powietrza wytwarzanymi przez

wentylator główny, przewietrza się za pomocą lutniociągów. Lutniociągi powinny być
wykonane z lutni metalowych lub trudno palnych antyelektrostatycznych lutni z tworzyw
sztucznych.

Stosowane systemy przewietrzania wyrobisk przy pomocy wentylacji lutniowej:

–

wentylacja tłocząca,

–

wentylacja ssąca,

–

wentylacja kombinowana.
Wentylacja tłocząca polega na tym, że wentylator lutniowy zabudowany jest

w wyrobisku z przepływowym prądem powietrza, przed skrzyżowaniem z przewietrzanym
wyrobiskiem (patrząc od strony dopływu powietrza). Wentylator pobiera powietrze
z opływowego prądu powietrza i tłoczy je do lutniociągu, którego wylot znajduje się
w przodku. Z przodka powietrze płynie wyrobiskiem do opływowego powietrza, gdzie łączy
się a przepływającym w nim powietrzem.

Wentylacja ssąca polega na tym, że wentylator lutniowy zabudowany jest w wyrobisku

z przepływowym prądem powietrza za skrzyżowaniem (idąc z prądem powietrza)
z przewietrzanym wyrobiskiem. Wentylator wymusza, że część powietrza ze skrzyżowania
z opływowym powietrzem płynie wyrobiskiem do przodka i wraca lutniociągiem ssącym do
wentylatora, z którego wyrzucane jest do przepływowego prądu powietrza.

Wentylacja kombinowana polega na tym, że oprócz wentylacji zasadniczej ssącej lub

tłoczącej w przewietrzanym wyrobisku mamy zabudowane pomocnicze urządzenia

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

wentylacyjne, wentylator z odcinkiem lutni. Lutniociąg pomocniczy może być związany ze
stosowaniem urządzeń odpylających, urządzeń chłodniczych lub do zwalczania lokalnych
zagrożeń.

Wyrobiska korytarzowe drążone kombajnami prowadzi się z zastosowaniem urządzeń

odpylających.

W przypadku wentylacji ssącej, odpylacz może być zabudowany na wylocie

z lutniociągu w opływowym prądzie powietrza. Przy wentylacji zasadniczej tłoczącej,
urządzenie odpylające zabudowane musi być w przodku, w powiązaniu z kombajnem.

Wymogi przepisów dotyczące wentylacji lutniowej
Prędkość powietrza w wyrobisku korytarzowym z wentylacją lutniową, drążonym

kombajnem lub z zastosowaniem jednego z urządzeń:
a)

lutniociągu pomocniczego,

lutniociągu pomocniczego wyposażonego w urządzenia odpylające lub chłodzące
powietrze,

stacjonarnego urządzenia odpylającego – nie powinna być mniejsza niż 0,3 m/s,
z wyjątkiem części wyrobiska, w której zabudowany jest równolegle wentylator
pomocniczy.
Odległość lutniociągu od czoła przodka nie może być większa niż:

w polach niemetanowych i niezagrożonych wyrzutami gazów i skał – 10 m,

w polach metanowych lub zagrożonych wyrzutami gazów i skał:
a)

przy wentylacji ssącej – 6 m,

przy wentylacji tłoczącej lub kombinowanej – 8 m,

W wyrobiskach drążonych kombajnami:

odległość lutniociągu ssącego od czoła przodka przy wentylacji ssącej nie powinna być
większa niż 3 m,

odległość lutniociągu tłoczącego od czoła przodka przy wentylacji tłoczącej nie powinna
być większa niż:
a)

w polach niemetanowych – 10 m,

w polach metanowych – 6 m,

przy wentylacji kombinowanej odległość lutniociągu ssącego od czoła przodka nie
powinna być większa niż 6 m, a odległość lutniociągu tłoczącego nie większa niż 12 m.
Lutniociągi wyprowadza się do przepływającego prądu powietrza na odległość co

najmniej 8 m w takim kierunku aby nie występowała recyrkulacja powietrza i łączy się je
z wentylatorem lutniowym. Wentylator wymusza przepływ powietrza w lutniociągu
i w wyrobisku. W wyrobisku, z którego pobierane jest powietrze do przewietrzenia wyrobiska
z użyciem lutniociągu, powinna płynąć ilość powietrza uniemożliwiająca występowanie
recyrkulacji. Na odcinku lutniociągu w prądzie przepływającym, gdzie zabudowany jest
wentylator, powinna być utrzymywana wymagana prędkość powietrza (w pokładach
metanowych 0,3 m/s).

Przy wentylacji kombinowanej ilość powietrza doprowadzona lutniociągiem

zasadniczym powinna być większa od ilości pobieranej przez lutniociąg pomocniczy.

W wentylacji z pomocniczym lutniociągiem ssącym, wyposażonym w urządzenia

odpylające lub pomocniczym lutniociągiem tłoczącym, wyposażonym w chłodnicę powietrza,
końcowy odcinek lutniociągu tłoczącego w przodku wyrobiska wyposaża się w:
1)

klapę zamykającą wylot lutniociągu,

odcinek o długości 10 m zabudowany z lutni wirowych,

lutnię zasobnikową.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

W wentylacji kombinowanej, w polach metanowych, wentylator z napędem

elektrycznym zabudowanym na lutniociągu pomocniczym powinien być automatycznie
wyłączany za pomocą systemu zabezpieczenia metanometrycznego.

Długość odcinka równoległej zabudowy (zazębienia) lutniociągów, doprowadzającego

powietrze do przodka i długość lutniociągu pomocniczego, nie powinna być większa niż
10 m. Do długości równoległej zabudowy nie wlicza się długości lutniociągu tłoczącego
wykonanego z lutni wirowych (perforowanych).

W lutniociągu tłoczącym można zabudować dodatkowy wentylator tylko dla pokonania

dodatkowych oporów spowodowanych zabudową chłodnicy powietrza i pod warunkiem, że:
1)

z lutniociągu tłoczącego wyprowadzony zostanie bocznik, w którym zabudowana została
chłodnica powietrza,

w lutniociągu przed dodatkowym wentylatorem zabudowany zostanie manometr,

na całej długości lutniociągu występuje nadciśnienie,

przerwy w ruchu obu wentylatorów lub obniżenie prędkości powietrza w lutniociągu,
poniżej wartości ustalonej przez kierownika działu wentylacji, są sygnalizowane
w dyspozytorni,

długość odcinka lutniociągu, od miejsca zabudowy dodatkowego wentylatora do przodka,
nie przekroczy 200 m,

w polach metanowych dodatkowy wentylator z napędem elektrycznym jest
automatycznie wyłączany za pomocą systemu zabezpieczeń metanometrycznych.
Zasady obowiązujące przy budowie lutniociągów:

lutnie nie stykały się z przewodami i urządzeniami elektrycznymi,

lutnie były łączone w sposób nie zawężający przekroju lutniociągu,

do zmiany kierunku zabudowy lutniociągu stosowane były lutnie sztywne lub
usztywnione, a w razie stosowania lutni z tworzyw sztucznych, kształtki lutniowe nie
zawężały przekroju lutniociągu,

lutniociągi zabezpieczone były przed uszkodzeniami mechanicznymi.

Zabezpieczenie metanometrią automatyczną wyrobisk przewietrzanych wentylacją
lutniową

W wyrobiskach przewietrzanych za pomocą lutniociągów zabudowuje się metanomierze

wyłączająco – rejestrujące, kontrolujące zawartość metanu pod stropem wyrobiska:
1)

przy przewietrzaniu przodka lutniociągiem tłoczącym – w odległości nie większej niż
10 m od czoła przodka, w miejscu stwierdzonych największych zawartości metanu,

przy przewietrzaniu przodka lutniociągiem ssącym między wlotem do lutni ssącej
a czołem przodka – w odległości nie większej niż 6 m od czoła przodka,

w odległości od 10 m do 15 m od skrzyżowania z wyrobiskiem z opływowym prądem
powietrza.
Czujniki metanomierzy, o których mowa w punktach 1 i 2 powinny powodować

wyłączenie:

−

kombajnów chodnikowych, przy przekroczeniu zawartości 1% metanu w powietrzu,

−

maszyn i urządzeń z napędem elektrycznym, zainstalowanych w wyrobiskach
przewietrzanych za pomocą lutniociągów, przy przekroczeniu zawartości 2% metanu
w powietrzu.
Czujniki metanomierzy, o których mowa w punkcie 3, powinny powodować wyłączenie:

−

urządzeń elektrycznych zabudowanych w wyrobisku przewietrzanym lutniociągiem
tłoczącym, przy przekroczeniu zawartości 2% metanu w powietrzu,

−

urządzeń elektrycznych zainstalowanych w wyrobisku przewietrzanym lutniociągiem
ssącym, przy przekroczeniu zawartości 1% metanu w powietrzu.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

W wyrobiskach korytarzowych przewietrzanych wentylacją lutniową kombinowaną,

z zastosowaniem instalacji odpylającej, dodatkowo zabudowuje się metanomierze
wyłączające urządzenia elektryczne w tym wyrobisku, przy przekroczeniu 1% zawartości
metanu w powietrzu. Czujniki metanomierzy wyłączających urządzenia elektryczne
zabudowuje się:

–

w strumieniu powietrza wypływającego z instalacji odpylającej,

–

pod stropem wyrobiska, w strefie między wylotem strumienia powietrza z instalacji
odpylającej i wylotem powietrza z lutniociągu tłoczącego.

Kombajny chodnikowe w polach II, III i IV kategorii zagrożenia wyposaża się
w metanomierze kombajnowe, o ciągłym pomiarze, których czujniki montowane są na
wysięgniku, w pobliżu organu urabiającego. Metanomierze te zabezpieczają nas przed
urabianiem kombajnem w stężeniu metanu przekraczającym 2% CH

4.4.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania

Na czym polega przewietrzanie wyrobisk przez dyfuzję?

Czy w polach metanowych można przewietrzać przez dyfuzję dojścia do tam
izolujących?

Kiedy możemy stosować przewietrzanie za pomocą pomocniczych urządzeń
wentylacyjnych?

Czy można przewietrzać za pomocą pomocniczych urządzeń wentylacyjnych
w pokładach II kategorii zagrożenia metanowego wnęki o długości 5 m i upadzie 12°?

Na czym polega wentylacją ssąca wyrobisk przewietrzanych wentylacją lutniową?

Jaka powinna być minimalna prędkość powietrza w miejscu zabudowy wentylatora
ssącego?

Jakie są progi i miejsca zabudowy czujników metanowych w wyrobiskach drążonych
kombajnami w pokładach metanowych przewietrzanych wentylacją ssącą?

Jaka jest maksymalna odległość lutniociągów od czoła przodka w pokładach
niemetalowych i nie zagrożonych wyrzutami gazów i skał?

Jakie są maksymalne odległości lutniociągów od czoła przodka w polach metanowych
przy wentylacji ssącej a jakie przy wentylacji tłoczącej?

10.

Jaka jest maksymalna odległość lutniociągu ssącego od czoła przodka w polach
metanowych drążonych kombajnem?

11.

Jakie zasady obowiązują w pokładach metanowych przy budowie końcowego odcinka
lutniociągu zasadniczego tłoczącego, jeżeli mamy wentylację pomocniczą ssącą związaną
z odpylaczem zabudowanym na kombajnie (wentylacja kombinowana)?

12.

Kiedy i na jakich warunkach można w lutniociągu tłoczącym zabudować dodatkowy
wentylator?

4.4.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Wyrobisko drążone kombajnem w pokładzie IV kategorii zagrożenia metanowego

o długości 500 m przewietrzane jest wentylacją ssącą. Narysuj to wyrobisko na schemacie
przestrzennym, zaznaczając:

−

miejsce zabudowy wentylatora WLE– 1003 B/2,

−

sposób prowadzenia lutniociągu,

−

miejsce zabudowy odpylacza,

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

−

miejsce zabudowy czujników metanometrii automatycznej i progi przy jakich wyłączają
urządzenia elektryczne w przodku,

−

stacje pomiarowe:
a)

w prądzie opływowym 20 m skrzyżowaniem z przewietrzanym wyrobiskiem,

w przewietrzanym wyrobisku 20 m od skrzyżowania z opływowym prądem
powietrza,

w odległości 20 m od czoła przodka,

w miejscu zabudowy wentylatora

w wyrobisku z opływowym prądem powietrza 40 m od skrzyżowania
z przewietrzanym wyrobiskiem.

Wszystkie wyrobiska mają przekrój poprzeczny 15 m

, a na stacji pomiarowej b ilość

powietrza wynosi 720 m

/min.

Określ minimalne ilości powietrza na poszczególnych stacjach pomiarowych, tak aby

były zachowane minimalne dopuszczalne prędkości powietrza w tych wyrobiskach.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

zapoznać

się

wymogami

dotyczącymi

minimalnych

prędkości

powietrza

w wyrobiskach górniczych,

przypomnieć sposób zabezpieczenia metanometrią drążonych kombajnami wyrobisk
z wentylacją lutniową,

naszkicować schemat przestrzenny omawianego układu wyrobisk,

zaznaczyć na schemacie informacje które są zawarte w treści ćwiczenia,

obliczyć minimalne ilości powietrza na poszczególnych stacjach pomiarowych,

pokazać wyniki obliczeń na schemacie,

dokonać oceny pracy.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

literatura [14, 18],

−

zeszyt, przybory do pisania.

Ćwiczenie 2

Tama izolująca dojście do zrobów w pokładzie II kategorii zagrożenia metanowego

zabudowana jest w odległości 2 m od skrzyżowania z opływowym prądem powietrza.
Zabuduj przegrodę wentylacyjną dla przewietrzenia dojścia do tamy. Wykonaj pomiary
gazów kopalnianych przed i za tamą. Podaj depresję na tamie.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

zapoznać się z materiałem teoretycznym dotyczącym obowiązujących zasad
przewietrzania przy pomocy pomocniczych urządzeń wentylacyjnych,

zabudować szkielet przegrody stawiając stojaki drewniane obite częściowe deskami,

obić przegrodę płótnem wentylacyjnym,

wykonać pomiary które podane są w treści ćwiczenia,

zaprezentować wykonaną pracę,

dokonać oceny poprawności wykonanego ćwiczenia.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Wyposażenie stanowiska pracy:

–

stojaki drewniane, deski, płótno wentylacyjne, gwoździe,

–

kilof górniczy, siekiera górnicza, młotek,

–

literatura zgodna z tematem [14].

Ćwiczenie 3

Zabuduj wentylator lutniowy WLE–404 B/1, którego zadaniem będzie przewietrzenie

wyrobiska za pomocą wentylacji lutniowej tłoczącej. Połącz go za pomocą lutni elastycznej
z zabudowanym na skrzyżowaniu wyrobiska kolankiem łączącym lutniociąg przewietrzający
to wyrobisko.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,

zapoznać się z materiałem teoretycznym dotyczącym zasad budowy lutniociągów,

wykonać pomost roboczy,

podnieść wentylator (waży 159 kg) na odpowiednią wysokość, za pomocą ciągarki BKS,

podwiesić go w sposób bezpieczny za pomocą łańcuchów technicznych do obudowy
(stropnicy) wyrobiska,

zwrócić uwagę na właściwy sposób zabudowy wentylatora z uwzględnieniem wymaganej
minimalnej odległości od skrzyżowania jak i ze względu na kierunek przepływu
powietrza,

dobrać średnicę lutni do połączenia wentylatora z lutniociągiem,

połączyć starannie wentylator z kolankiem lutniociągu wyprowadzonego do przodka za
pomocą lutni elastycznej,

zaprezentować efekty swojej pracy,

10)

dokonać oceny ćwiczenia.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

wentylator, lutnie elastyczne, łańcuchy techniczne, szybkozłącza, zamki (łupki) łączące
łańcuchy skręcane na śruby, śruby,

−

ciągarka BKS, pomost roboczy,

−

literatura [14 ,18].

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.4.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

określić jakie wyrobiska można przewietrzać przez dyfuzję?

podać czy można przewietrzać za pomocą pomocniczych urządzeń
wentylacyjnych wyrobiska poziome w pokładach II kategorii
zagrożenia metanowego o długości do 8 m?

wskazać,

kiedy

pokładach

metanowych,

wyrobiskach

przewietrzanych wentylacją lutniową prędkość powietrza może być
mniejsza niż 0,3 m/s?

określić maksymalną odległość końca lutniociągu ssącego od czoła
przodka w pokładzie metanowym w przypadku urabiania węgla
kombajnem?

określić minimalną odległość zabudowy wentylatora lutniowego
tłoczącego od przewietrzanego wyrobiska?

wymienić ogólne zasady budowy lutniociągów?

wskazać lokalizację czujników metanomierzy kombajnowych?

wskazać miejsca zabudowy czujników metanowych w przodku
drążonym kombajnem z wentylacją kombinowaną?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.5. Urządzenia klimatyczne

4.5.1. Materiał nauczania

Poziom zagrożenia klimatycznego

Miarą zagrożenia klimatycznego w odniesieniu do poziomu eksploatacyjnego jest, tak

zwany wskaźnik klimatyczny określany wzorem

K= (t

– t

)/ (t

– t

)

gdzie:
t

– temperatura pierwotna skał na danym poziomie, [°C],

– dopuszczalna temperatura w miejscu pracy, t

= 28°C,

– temperatura powietrza na podszybiu poziomu, z którego doprowadza się powietrze świeże

do wyrobisk eksploatacyjnych i przygotowawczych, [°C].

W zależności od wartości wskaźnika klimatycznego (przy założeniu, że temperatura

powietrza na podszybiu jest niższa od temperatury dopuszczalnej) stopień zagrożenia
klimatycznego definiuje [6] się następująco:

K< 0

−

nie ma zagrożenia klimatycznego,

0< K < 0,8

−

istnieje niewielkie zagrożenie klimatyczne, któremu można zapobiec,
przestrzegając głównych zasad racjonalnej wentylacji,

0,8< K<1,5

−

istnieje duże zagrożenie klimatyczne, które należy zwalczać, stosując
w pierwszej kolejności wentylacyjne środki prewencji zagrożenia
klimatycznego, a gdy te okażą się niewystarczające, również urządzenia
chłodnicze,

K >1,5

−

istnieje bardzo duże zagrożenie klimatyczne, dla zmniejszenia którego
należy stosować urządzenia chłodnicze.

Wskaźnik klimatyczny służy jedynie do wstępnej oceny zagrożenia klimatycznego.

Zdarzały się bowiem przypadki, że w wyrobiskach zlokalizowanych na poziomach
eksploatacyjnych o bardzo wysokim wskaźniku klimatycznym (K>1,5) rzeczywista
temperatura powietrza znacznie niższa od 28°C i odwrotnie na poziomach o niewielkim
wskaźniku zagrożenia klimatycznego rzeczywista temperatura w wyrobiskach przekraczała
28°C.

Procesy chłodnicze

Chłodzeniem nazywa się procesy odprowadzania ciepła lub wykonywania pracy

połączone z obniżeniem temperatury ciała lub środowiska poniżej temperatury otoczenia
i utrzymania jej na tym poziomie. Ilość ciepła, którą może pochłonąć ciało chłodzące
w jednostce czasu decyduje o mocy chłodniczej (wydajności chłodniczej) danego procesu.
Proces chłodzenia może być naturalny lub sztuczny. Naturalny sposób obniżania temperatury
następuje drogą samorzutnej wymiany ciepła z otoczeniem przez wykorzystanie substancji
o temperaturze niższej od temperatury otoczenia. Substancją taką może być np. lód wodny,
wodny roztwór soli. Sztuczne chłodzenie wymaga zastosowania urządzenia chłodniczego,
w którym czynnik termodynamiczny, krążący w tym urządzeniu, pośredniczy w wymianie
ciepła między środowiskiem chłodzonym a otoczeniem.

Urządzenia chłodzące w kopalniach węglowych

Komplet urządzeń do schładzania powietrza w wyrobiska górniczych stanowią:

–

chłodnica powietrza,

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

–

agregat chłodniczy,

–

chłodnica wyparna wody,

–

podwójne rurociągi lub linie wężowe łączące powyższe urządzenia,

–

wentylatory, lutnie.

Pośredni układ klimatyczny składa się z trzech obiegów, tj:

obieg parownika (woda chłodzona) – woda z agregatów chłodniczych jest kierowana
wężami do chłodnicy powietrza lub w przypadku klimatyzacji grupowej preizolowanymi
rurociągami do chłodnic powietrza w rejonach, po opuszczeniu chłodnicy powietrza
woda powraca wężami lub rurociągami do parownika agregatu chłodniczego,

obieg skraplacza (woda chłodząca) – woda ciepła ze skraplaczy agregatów chłodniczych
jest kierowana rurociągami (wskazane aby były preizolowane) do chłodnic wyparnych
wody, skąd po ochłodzeniu powraca rurociągami do skraplacza agregatu chłodniczego,

obieg czynnika chłodniczego (np. Freon 22) – czynnik chłodniczy odbiera ciepło
w parowniku od wody chłodzonej, a następnie po sprężeniu oddaje ciepło w skraplaczu
ulegając skropleniu do obiegu wody chłodzącej.

Rys. 28. Schemat ideowy urządzeń chłodniczych i trzech obiegów chłodziwa

Systemy klimatyzacji lokalnej w wyrobiskach chodnikowych

Urządzenia klimatyczne pracujące lokalnie to na ogół układ, gdzie agregat chłodniczy

i chłodnica powietrza zabudowane są w wyrobisku w miejscu, w którym chcemy obniżyć
temperaturę powietrza a chłodnica wyparna wody jest poza rejonem. Chłodnica powietrza jest
w bliskiej odległości od agregatu chłodniczego a połączenie między niemi stanowi instalacja
wężowa, zapewniająca obieg parownika. Agregat chłodniczy z chłodnicą wyparną wody
połączony jest podwójną nitką rurociągów dla zapewnienia zamkniętego obiegu skraplacza.
Korzystne jest, aby rurociągi te były zbudowane z rur preizolowanych. Czasami w sytuacjach
awaryjnych, gdy nie mamy chłodnicy wyparnej wody lub brak jednej nitki rurociągu
wówczas wodę np. z rurociągu przeciwpożarowego kierujemy na skraplacz urządzenia
chłodniczego po czym kierujemy ją do zrobów lub do osadników.

Chłodnice wyparne wody

Skraplacz

Parownik

sprężąrka

Rozprężarka

Lub zawór

regulacyjny

Chłodnice powietrza

Obieg parownika

Obieg skraplacza

Agregat

Wentylator tłoczący

Wentylator
tłoczący

Wylot
powietrza
ciepłego
z chłodnicy

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Chłodnicę wyparną wody łączymy z wentylatorem, którym wymuszamy przepływ

powietrza przez nią. Powietrze przepływając przez chłodnicę wyparną odbiera ciepło z wody,
podnosząc znacznie swoją temperaturę.

Wyznaczając lokalizację chłodnic wyparnych trzeba zapewnić w wyrobisku odpowiednią

ilość powietrza jak i jego odpowiednią temperaturę. Należy liczyć się z przyrostem
temperatury powietrza w wyrobisku za chłodnicą wyparną. Nie może jednak, ona przekroczyć
33°C. Powietrze powinno już być kierowane bezpośrednio do szybu wydechowego.

Stosując schładzanie w przodku z wentylacją zasadniczą tłoczącą, chłodnicę powietrza

wbudowuje się w trasę lutniociągu, przestrzegając zasad podanych w rozdziale 4.4.1.

Stosując schładzanie powietrza w przodku przewietrzanym wentylacją ssącą przed

chłodnicą powietrza dajemy wentylator lutniowy. Zapewnia on przepływ powietrza przez tą
chłodnicę. Przy wentylacji ssącej powietrze płynie do przodka całym przekrojem wyrobiska.
Część tego powietrza pobrana przez wentylator pomocniczy przepływa przez chłodnicę, gdzie
obniża znacznie swoją temperaturę i ponownie miesza się z powietrzem płynącym do
przodka, powodując spadek temperatury powietrza w wyrobisku.

Przykład schładzania powietrza w wyrobisku z wentylacją ssącą

Wyrobisko o wybiegu 750 m w obudowie ŁP10/V29/A przewietrzane jest wentylacją

ssącą, na którą składają się dwa wentylatory 1003/B połączone równolegle i lutniociąg
wykonany z lutni metalowych o średnicy 1000 mm. Od 600 m wyrobiska, licząc od wlotu
mamy wydatek powietrza 800 m

/min, jak również przekroczenie temperatury powietrza

powyżej 28°C.

Wobec powyższego ustawiamy na 600 m wyrobiska agregat chłodniczy (np. DV–290),

który połączony jest z chłodnicą powietrza kilkumetrową instalacją wężową. Przed chłodnicą
powietrza dajemy wentylator elektryczny lutniowy. Od strony wylotu możemy zabudować
kilka lutni elastycznych, tak aby zapobiec gwałtownemu spadkowi temperatury w wyrobisku
za chłodnicą.

Przykładowy rozkład temperatur w drążonym kombajnem wyrobisku korytarzowym

przewietrzanym wentylacją ssącą z wykorzystaniem urządzenia chłodniczego DV – 290:

–

wlot do wentylatora – t

= 29°C,

–

wlot do chłodnicy powietrza – t

= 33°C,

–

wylot z chłodnicy powietrza – t

= 21

–

w lutniociągu chłodzącym – 650 m , t

= 23°C, a na 730 m – t

= 26°C,

–

w wyrobisku – 650 m, t

= 25°C, a na 730 m – t

= 26°C.

Projektując sposób schładzania powietrza trzeba uwzględniać czynniki panujące każdorazowo
w wyrobisku, takie jak temperatura pierwotna górotworu, postęp dobowy przodka, moce
zabudowanych urządzeń i maszyn, ilości powietrza jak i moce zainstalowanych urządzeń
chłodniczych.

Chłodzenie powietrza w rejonie ścian

Do schładzania powietrza w rejonie ścian można wykorzystywać chodnikowe urządzenia

chłodnicze. Urządzenia te ustawia się w chodnikach przyścianowych. Od chłodnic powietrza
ciągniemy lutniociągi w kierunku ściany, z możliwością wprowadzania ich do ściany.

Chłodzenie powietrza w ścianach można, również prowadzić przy wykorzystaniu

agregatów chłodniczych zabudowanych w chodniku przyścianowym (np. agregat chłodniczy
IDV – 350 o mocy chłodniczej 350 kW), oraz ścianowych chłodniczek powietrza SPK – 35
o mocy chłodniczej 35 kW. Chłodniczki powietrza budowane są w ścianie i łączone
z wentylatorami np. WLE – 300. Ilość zabudowanych chłodniczek jak i ich wzajemne
odległości dobierane są do warunków panujących w ścianie.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

W tym przypadku agregat chłodniczy zabudowany jest w wyrobisku przyścianowym.

Połączenie z chłodniczkami powietrza zabudowanymi w ścianie realizowane jest za pomocą
instalacji wężowej lub w połączeniu z rurociągami.

Połączenie agregatu chłodniczego z chłodnicą wyparną wody jest za pomocą podwójnej

nitki rurociągów, wskazane jest aby, były wykonane z rur preizolowanych.

Przy stosowaniu chłodniczek ścianowych, trzeba uwzględniać średnicę jak i długość

układu wentylatora z chłodniczką ścianową SPK – 35 (obejmuje dwa zestawy obudowy
w ścianie), w aspekcie zapewnienia w ścianie gabarytów przejść dla załogi. Pamiętać, trzeba
również o utrzymaniu w prawidłowym stanie wężowej instalacji obiegowej skraplacza, jak
i o zapewnieniu prawidłowej instalacji elektrycznej dla zasilania wentylatorków.

Klimatyzacja grupowa

W kopalniach o dużym zagrożeniu klimatycznym korzystne jest stosowanie klimatyzacji

grupowej (poziomowej, rejonowej), polegającej na tym, że na poziomie zabudowuje się
agregaty chłodnicze o dużej mocy chłodniczej, natomiast chłodnice powietrza instalowane są
w rejonach, gdzie prowadzone są roboty górnicze. Chłodnice wyparne wody zabudowane są
w wyrobisku, którym powietrze odprowadzamy bezpośrednio do szybu wydechowego.
Łączna moc chłodnicza zainstalowanych urządzeń jest z reguły powyżej 2 MW. Woda
w obiegu parownika, opuszczając urządzenie chłodnicze ma temperaturę ok. 3°C i kierowana
jest rurociągami preizolowanymi do chłodnic powietrza zabudowanych w rejonie przodków
lub ścian. Średnice tych rurociągów są w przedziale od 100 mm do 200 mm. Powracająca
woda z chłodnic powietrza ma temperaturę ok.16,5°C. Rurociągi, którymi powraca woda do
agregatu chłodniczego często nie są już wykonane z rur preizolowanych.

W kopalniach stosujących klimatyzację grupową np. „Zofiówka”, „Jas–Mos”, „Borynia”

stosuje się chłodnice powietrza DV – 290k i CP–300. Moc chłodnicza tych chłodnic wynosi
ok. 300 kW.

Dla przykładu w kopalni „Borynia” stosującej klimatyzację grupową pracują 2 agregaty

chłodnicze o mocy 2 MW i 1 MW (sumarycznie 3MW), z którymi połączonych jest 10
chłodnic powietrza (6 chłodnic DV–290k i 4 chłodnice CP–300).

Woda wypływająca z agregatu chłodniczego w obiegu skraplacza o temperaturze

ok. 40°C kierowana jest rurociągiem do chłodnicy wyparnej wody, gdzie po obniżeniu jej
temperatury do ok. 30° powraca rurociągiem do agregatu chłodniczego. Obniżenie
temperatury wody w chłodnicy wyparnej wody spowodowane jest przejęciem ciepła przez
powietrze przepływające przez chłodnicę wyparna. W wyniku czego, temperatura powietrza
w wyrobisku za chłodnicą wyraźnie wzrasta.

Klimatyzacja centralna

Klimatyzacja centralna w kopalniach polega na tym, że na dole kopalni w miejscach

o zagrożeniu klimatycznym budowane są chłodnice powietrza. Agregaty chłodnicze o dużej
mocy zabudowane są na powierzchni kopalni. Woda zimna z urządzeń chłodniczych na
powierzchni podawana jest siecią rurociągów preizolowanych do chłodnic powietrza. Woda
„ciepła” wypływająca z chłodnic powietrza kierowana jest na powierzchnię, do agregatów
chłodniczych. Obieg wody jest praktycznie zamknięty.

Klimatyzacja centralna stosowana w kopalni „Pniówek” [10], polega na tym, że

urządzenia chłodnicze są na powierzchni. Woda o temperaturze 1,5°C po opuszczeniu
urządzenia chłodniczego sprowadzana jest rurociągiem preizolowanym o średnicy 300 mm na
poziom 830 m, do trójkomorowego podajnika cieczy Siemag. Natomiast powrotna woda
z poziomu 830 m na powierzchnię do agregatu chłodniczego transportowana jest
nieizolowanym rurociągiem o średnicy 300 mm.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Na poziomie 830 m utworzona została sieć niskociśnieniowych izolowanych rurociągów

rozprowadzających zimną wodę do chłodnic powietrza rozmieszczonych w rejonach
eksploatacyjnych. Drogę powrotną od chłodnic powietrza do trójkomorowej śluzy
ciśnieniowej stanowią nieizolowane rurociągi, które poprzez dodatkowy odbiór ciepła od
płynącego powietrza do rejonów eksploatacyjnych chłodzą powietrze. Chłodzenie powietrza
w wyrobisku eksploatacyjnym realizowane jest przez umieszczenie baterii chłodnic
połączonych równolegle przed wlotem do ściany i wraz z postępem ściany muszą być
przebudowywane.

Urządzenia chłodnicze układu klimatyzacji centralnej osiągnęły zadawalające parametry

pracy. W przypadku dostatecznie wysokiej temperatury wody powrotnej, przekraczającej
18°C, ziębiarki uzyskują wydajność chłodniczą 5 MW, a nawet wyższą. Moc chłodnicza
dostarczana jest do klimatyzowanych wyrobisk siecią izolowanych cieplnie rurociągów, za
pośrednictwem zimnej wody o temperaturze 3–4°C. Niskie wartości temperatur wody na
wlocie do chłodnic powietrza świadczą o dobrej jakości izolacji cieplnej. Duże opory
hydrauliczne stawiane przez długie odcinki rurociągów o najmniejszej średnicy, równej
100 mm powodują znaczne straty ciśnienia i wywierają niekorzystny wpływ na wydatki
zimnej wody dopływającej do niektórych rejonów kopalni.

4.5.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

Jakie temperatury uwzględniamy przy obliczaniu wskaźnika klimatyzacji dla kopalń?

Co to oznacza, gdy wartość wskaźnika klimatycznego przekracza 1,5?

W jakich wyrobiskach budujemy chłodnice wyparne wody?

Z czym należy się liczyć, w miejscu zabudowy chłodnicy wyparnej wody?

Gdzie lokalizujemy chłodnice powietrza?

W jaki sposób wymuszamy przepływ powietrza, przez chłodnicę powietrza zabudowaną
w wyrobisku, gdzie chcemy obniżyć temperaturę powietrza?

Jak rozmieszczamy urządzenia do schładzania powietrza w wyrobiskach w wyrobiskach
przewietrzanych wentylacją lutniową ssącą, agregat chłodniczy DV–290, chłodnice
powietrza i chłodnicę wyparną wody?

Jaki jest obieg czynnika chłodniczego (Freonu) w agregacie chłodniczym?

Na czym polega klimatyzacja grupowa?

10.

Jak realizowany jest obieg parownika (wody chłodzonej) przy klimatyzacji grupowej?

4.5.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1
Wyznacz wskaźniki klimatyczne dla podanych temperatur:
a)

=25°C, t

=21°C,

= 30°C, t

= 22°C,

= 38°C, t

= 22,5°C.

Określ jakie należy podejmować działania dla minimalizacji zagrożenia klimatycznego

dla warunków podanych w poszczególnych punktach a, b, c

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

zapoznać się z materiałem dotyczącym zwalczania zagrożenia klimatycznego,

wykonać obliczenia,

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

dokonać oceny wskaźnika i wskazać kierunki działania dla minimalizacji zagrożenia,

zaprezentować wynik swojej pracy,

ocenić ćwiczenie.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

literatura [6, 9, 10],

−

zeszyt, przybory do pisania.

Ćwiczenie 2

Zaprojektuj, wyznacz miejsce ustawienia urządzenia chłodniczego DV–290, chłodnicy

powietrza i wentylatora WLE–804 B/1 o wydajności nominalnej 6,8 m

/s, w drążonym

wyrobisku korytarzowym przewietrzanym wentylacją ssącą. Docelowa długość wyrobiska
600 m, pozostało jeszcze do wykonania 100 m. Przekrój wyrobiska na całym wybiegu wynosi
12 m

Rozkład temperatur prędkości powietrza bez stosowania schładzania jest następujący:

−

400 m – t

= 28°C, v = 0,9 m/s,

−

450 m – t

= 29°C, v = 0,85 m/s,

−

500 m – t

= 29,8°C. v =0,8 m/s.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

przypomnieć jakie warunki klimatyczne powinny być na stanowisku pracy,

wyznaczyć miejsce zabudowy urządzeń klimatycznych,

określić sposób wykonania instalacji do obiegu skraplacza (wody chłodzącej),

zaznaczyć na schemacie przestrzennym lokalizacje chłodnicy powietrza i chłodziarki,

zaznaczyć na schemacie miejsce zabudowy wentylatora,

sprawdzić czy ilość powietrza w wyrobisku jest wystarczająca do zabudowy wentylatora
pomocniczego podanego w treści ćwiczenia,

zaprezentować efekty swojej pracy,

dokonać oceny ćwiczenia.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

katalogi lub prospekty urządzeń chłodniczych, wentylatorów lutniowych, lutni,

−

literatura,

−

kartki papieru, przybory do rysowania.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.5.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

określić warunki klimatyczne, w których obowiązuje 6 godzinny czas
pracy licząc ze zjazdem i wyjazdem?

omówić, jak realizowany jest obieg skraplacza (wody chłodzącej)
przy klimatyzacji grupowej?

określić, w jaki sposób możemy schładzać powietrze w ścianach?

określić warunki muszą być spełnione, aby w zasadniczy lutniociąg
tłoczący wpiąć chłodnicę powietrza?

wskazać, czemu w kopalni „Pniówek”, gdzie stosowana jest
klimatyzacja centralna rurociągi z wodą powracającą z przodkowych
chłodnic powietrza nie są preizolowane?

określić gdzie mogą być budowane chłodniczki SPK-35?

określić do czego służy chłodnica wyparna wody?

określić, na czym polega klimatyzacja centralna?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

5. SPRAWDZIAN OSIĄGNIĘĆ

INSTRUKCJA DLA UCZNIA

Przeczytaj uważnie instrukcję zanim zaczniesz rozwiązywać zadania.

Podpisz imieniem i nazwiskiem kartę odpowiedzi.

Zapoznaj się z zestawem zadań testowych.

Test zawiera 20 zadań o różnym stopniu trudności, dotyczących przewietrzania kopalń.
Zadania zawierają cztery odpowiedzi, z których tylko jedna jest poprawna.

Udzielaj odpowiedzi tylko na załączonej karcie odpowiedzi, stawiając w odpowiedniej
rubryce znak X. Jeśli uznasz, że pomyliłeś się i wybrałeś nieprawidłową odpowiedź, to
zaznacz ją kółkiem, a następnie ponownie zaznacz znakiem X odpowiedź prawidłową.

Pracuj samodzielnie, bo tylko wtedy będziesz mógł sprawdzić poziom swojej wiedzy.

Kiedy udzielenie odpowiedzi będzie Ci sprawiało trudność, wtedy odłóż jego rozwiązanie
na później i wróć do niego, gdy zostanie Ci czas wolny.

Na rozwiązanie testu masz 30 min.

Powodzenia!

ZESTAW ZADAŃ TESTOWYCH

Jakie własności ma dwutlenek węgla C0

Bezbarwny, bez zapachu, palny, duszący, znacznie cięższy od powietrza.

Ciemnoszary, bez smaku, palny, duszący, cięższy od powierza.

Bezbarwny, bez zapachu, bez smaku, niepalny, duszący, cięższy od powietrza, przy
większych stężeniach kwaskowaty.

Bezbarwny, bez zapachu, trujący, palny, cięższy od powietrza.

Jakie własności ma tlenek węgla CO? Jest to gaz bezbarwny
a)

bez zapachu, bez smaku, silnie trujący, palny, wybuchowy.

bez zapachu, w większych stężeniach kwaskowaty, trujący, niepalny.

bez zapachu, niepalny, silnie trujący, dopuszczalne stężenie 20 ppm.

cięższy od powietrza, silnie trujący, niewybuchowy.

Która grupa gazów zaliczana jest w całości do gazów trujących?
a)

Wodór, metan, tlenek węgla, siarkowodór, azot.

Siarkowodór, tlenek węgla, dwutlenek siarki, dwutlenek azotu.

Butan, metan, dwutlenek węgla, węglowodory aromatyczne, siarkowodór.

Dwutlenek węgla, dwutlenek siarki, dwutlenek azotu, tlenek węgla.

Katatermometr, to termometr
a)

rtęciowy do pomiarów temperatury górotworu w zakresie od 25°C do 60°C, ±0,2°C.

alkoholowy na którym oznaczono tylko temperaturę 35°C i 38°C.

alkoholowy o zakresie pomiarowym od 0°C do 100°C, z dokładnością pomiaru
±0,2°C.

rtęciowy o zakresie pomiarowym od 20°C do 100°C, z dokładnością pomiaru
±0,2°C.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Psychrometrem Assmana wykonujemy pomiary
a)

prędkości powietrza i temperatury suchej w wyrobiskach dołowych.

temperatury suchej i wilgotnej powietrza kopalnianego.

prędkości powietrza i ciśnienia w wyrobiskach dołowych.

ciśnienia powietrza w wyrobiskach dołowych.

W polach metanowych, w wyrobiskach korytarzowych prędkość powietrza
a)

nie powinna być mniejsza niż 0,2 m/s i nie większa niż 12 m/s.

nie mniejsza niż 0,3 m/s i nie większa niż 8 m/s.

nie mniejsza niż 0,15 m/s i nie większa niż 5 m/s.

nie mniejsza niż 0,15 m/s, pod warunkiem zapewnienia właściwego składu
powietrza.

Normalny prąd powietrza, to prąd
a)

którego kierunek zależy od oporu bocznic sąsiednich.

którego kierunek nie zależy od oporu bocznic sąsiednich.

prąd powietrza płynący od węzła o niwelacji wyższej do niższej.

łączący prąd powietrza świeżego z prądem powietrza zużytego.

1 Budryk = 1 Bd = 1 Ns

, jest jednostką

spadku potencjału izentropowego w bocznicy wyrobiska.

oporu wyrobiska.

natężenia przepływu powietrza w wyrobisku górniczym.

ciśnienia powietrza w wyrobiskach górniczych.

Urządzenia do rewersji powietrza należy utrzymywać w stanie umożliwiającym jej
wykonanie w czasie nie dłuższym niż
a)

5 minut.

10 minut.

20 minut.

30 minut.

10.

Nadproże nad otworem komunikacyjnym w tamach murowych należy wykonywać
a)

z desek o minimalnej grubości 20 mm.

z bali o grubości 50 mm.

z belek drewnianych o przekroju kwadratowym.

ze stali profilowej lub betonu zbrojonego.

11.

Dojścia do tam izolacyjnych w pokładach metanowych można przewietrzać przez
dyfuzję pod warunkiem, że odległość jej od opływowego prądu powietrza
a)

nie może być większa niż 1 m.

nie może być większa niż 2 m.

nie może być większa niż 3 m.

nie wolno przewietrzać przez dyfuzję.

12.

Tamy kompensacyjne buduje się
a)

na głównych drogach przewozowych.

w celu zmniejszenia różnicy ciśnień na tamach izolacyjnych.

w wyrobisku łączących szyb wdechowy z szybem wydechowym.

w wyrobiskach stanowiących krótkie spięcia w rejonach o dużym zagrożeniu
pożarowym.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

13.

Tamy bezpieczeństwa bez drzwi z zapasem materiału potrzebnego do ich zamknięcia
budujemy
a)

w prądach wlotowych i wylotowych komór przyszybowych.

w grupowych prądach powietrza świeżego.

na wszystkich poziomach szybów wydechowych.

na wszystkich poziomach szybów wdechowych.

14.

Jeżeli prowadzimy oddymianie wyrobisk, to tamę zasadniczą stawiamy
a)

na wlocie do wyrobiska w którym mamy pożar.

w wyrobiskach, którymi dopływają do nas dymy.

jako pierwszą tamę na podszybiu szybu wdechowego.

w wyrobisku, którym dopływają dymy do szybu wydechowego.

15.

W polach niemetanowych, wyrobiska poziome możemy przewietrzać za pomocą
przegrody wentylacyjnej o długości do
a)

5 m.

15 m.

20 m.

10 m.

16.

W polach niemetanowych i niezagrożonych wyrzutami gazów i skał odległość końca
lutniociągu od czoła przodka nie powinna być większa niż
a)

8 m.

10 m.

12 m.

15 m.

17.

W polach metanowych przewietrzanych wentylacją ssącą koniec lutniociągu od czoła
przodka nie powinien być w odległości większej niż:
a)

2 m.

4 m.

6 m.

8 m.

18.

Obieg skraplacza, wody chłodzącej realizowany jest pomiędzy
a)

chłodnicą powietrza a chłodnicą wyparną wody.

chłodnicą powietrza a agregatem chłodniczym.

agregatem chłodniczym a chłodnicą wyparną wody.

chłodnicą wyparną, chłodnicą powietrza i agregatem chłodniczym.

19.

Wskaż, w którym wyrobisku najlepiej jest zainstalować chłodnicę wyparną wody
a)

przekop wentylacyjny do szybu wydechowego w którym płynie 2200 m

/min

powietrza, o temperaturze 27°C.

w chodniku wentylacyjny, w którym wydatek powietrza wynosi 400 m

/min, a jego

temperatura wynosi 30°C.

w wyrobisku doprowadzającym powietrze do ściany.

w przodku drążonego wyrobiska korytarzowego gdzie temperatura sucha przekracza
28°C.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

20.

Klimatyzacja centralna polega na tym, że chłodnice powietrza budowane są w miejscach
gdzie występuje zagrożenie klimatyczne, a
a)

agregaty chłodnicze budowane są na wlotach do rejonów.

agregaty chłodnicze i chłodnice wyparne wody instalowane są w rejonie podszybia.

agregaty chłodnicze budowane są na wlotach do rejonów a chłodnice wyparne wody
w pobliżu szybów wydechowych.

woda zimna do chłodnic powietrza sprowadzana jest rurociągami z powierzchni
i również jest odprowadzana rurociągami na powierzchnie.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

KARTA ODPOWIEDZI

Imię i nazwisko................................................................................................

Przewietrzanie kopalń

Zakreśl poprawną odpowiedź

zadania

Odpowiedź

Punkty

10.

11.

12.

13.

14.

15.

16.

17.

18.

19.

20.

Razem:

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

6. LITERATURA

Chudek M., Wilczyński S., śyliński R.: Podstawy górnictwa. Wydaw. „Śląsk” Katowice
1979

Firganek B. (red.) Zagrożenia naturalne w kopalniach. Sposoby prognozowania,
zapobiegania i kontroli. Wydaw. „Śląsk”. Katowice 1983.

Frycz A., Kozłowski B.: Przewietrzanie kopalń metanowych. Wydaw.„Śląsk” Katowice
1979

Frycz A.: Klimatyzacja kopalń. Wydaw. „Śląsk” Katowice 1981.

Gawliczek J.: Ratownictwo górnicze w kopalniach głębinowych. Wydaw. „Śląsk”,
Katowice 2000

Knechtel J.: Prace Naukowe GIG, Nr 835. Zagrożenia klimatyczne w polskich
kopalniach. Wydaw. GIG, Katowice 1998

Maciejasz Z., Kruk F.: Pożary podziemne w kopalniach. Wydaw. „Śląsk” Katowice 1977

Metody zwalczania zagrożenia temperaturowego w kopalniach Jastrzębskiej Spółki
Węglowej S.A. Biblioteka Szkoły Eksploatacji Podziemnej, seria Wykłady nr 30.
Kraków 2006

Polskie Normy: PN– 73/G – 60101

10.

Poradnik górnika. Praca zbiorowa. Wydaw. „ Śląsk”, Katowice 1982

11.

Rozporządzenie Ministra Gospodarki z dnia 12 czerwca 2002 roku w sprawie
ratownictwa górniczego (Dz. U. Nr 94 poz. 838)

12.

Rozporządzenie Ministra Gospodarki z dnia 28 czerwca 2002 r. w sprawie
bezpieczeństwa i higieny pracy, prowadzenia ruchu oraz specjalistycznego
zabezpieczenia przeciwpożarowego w podziemnych zakładach górniczych (Dz. U. Nr
139. poz.1169 z dnia 2 września 2002r) z późniejszymi zmianami

13.

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 (Dz. U. Nr 217 poz. 1833) z późniejszymi zmianami

14.

Sposoby wykonywania tam izolacyjnych przeciwwybuchowych. CSRG., Bytom. 2002

15.

Strumiński A.: Zwalczanie pożarów podziemnych w kopalniach. Wydaw. Zakład
Narodowy im. Ossolińskich. Wrocław 1987

16.

Ustawa z dnia 4 lutego 1994 roku. Prawo Geologiczno i górnicze (Dz. U. Nr 27, poz. 96)
Stan prawny – 1 maja 2004 r.

17.

Wacławik J., Cygankiewicz J., Knechtel J.: Warunki klimatyczne w kopalniach
głębokich. Wydaw. IGSMiE PAN. Kraków 1998.

18.

Załączniki do Rozporządzenia Ministra Gospodarki w sprawie bezpieczeństwa i higieny
pracy, prowadzenia ruchu oraz specjalistycznego zabezpieczenia przeciwpożarowego
w podziemnych zakładach górniczych z dnia 9 czerwca 2006r. (Dz. U. Nr 124. poz. 863)

Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
311[15] Z4 02 Klasyfikowanie systemów eksploatacji złóż
311[15] Z2 04 Eksploatowanie układów sterowania, sygnalizacji i łączności
311[15] Z4 06 Prowadzenie procesu wzbogacania kopalin
311[15] O1 04 Wykonywanie oblic Nieznany
technik elektryk 311[08] z4 04 n
monter instalacji i urzadzen sanitarnych 713[02] z4 04 n
311[10] Z1 04 Opracowywanie prz Nieznany
311[15] O1 03 Wykonywanie rysunków części maszyn
korektor i stroiciel instrumentow muzycznych 311[01] z2 04 u
311[15] Z1 01 Wykonywanie pomiarów warsztatowych
Przewietrzanie kopalń
korektor i stroiciel instrumentow muzycznych 311[01] z1 04 u
311[10] Z2 04 Tyczenie i inwent Nieznany
PRZEWIETRZANIE KOPALŃ

więcej podobnych podstron