Technik_gor_podziemnego_311[15].Z4.04

„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. WskaŜe, jak naleŜy w aspekcie
obowiązujących

przepisów

dobierać

zabudowywać

urządzenia

wentylacyjne

i zabezpieczające. PokaŜe 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 umoŜliwia samodzielne przygotowanie się do wykonania
ćwiczeń i zaliczenia sprawdzianów. Wykorzystaj do poszerzenia wiedzy wskazaną
literaturę oraz inne źródła informacji. Obejmuje on równieŜ:

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

−

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

−

Wykaz literatury, z jakiej moŜesz korzystać podczas nauki w celu pogłębienia wiedzy
z zakresu programu jednostki modułowej.
JeŜeli 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 złóŜ”.

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  przeciwpoŜarowych,  wynikających  z  rodzaju
wykonywanych  prac,  zachować  szczególną  dyscyplinę,  utrzymywać  porządek  w  miejscu
wykonywania ćwiczeń. Przepisy te poznałeś juŜ 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”

2. WYMAGANIA WSTĘPNE

Przystępując do realizacji programu jednostki modułowej powinieneś umieć:

−

definiować, stosować i przeliczać jednostki układu SI,

−

rozpoznawać zagroŜenia 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 przeciwpoŜarowej,

−

czytać mapy górnicze,

−

określać warunki zalegania pokładów węgla w złoŜu,

−

charakteryzować parametry i zasady eksploatacji maszyn i urządzeń górniczych,

−

wyjaśniać zagroŜenia związane z wystąpieniem poŜaru podziemnego,

−

wyjaśniać zasady zachowania się załogi w czasie poŜaru,

−

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

−

stosować przepisy w przypadku wystąpienia poŜaru w zakładzie górniczym,

−

przedstawiać zagroŜenia powstałe w przypadku przekroczenia dopuszczalnych stęŜeń
gazów,

−

wskazywać miejsca moŜliwego zapoczątkowania wybuchu pyłu węglowego,

−

stosować aparat ucieczkowy,

−

projektować zabezpieczenie przeciwpoŜarowe,

−

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 przeciwpoŜarowego,

−

zastosować

przepisy

bezpieczeństwa

higieny

pracy

i zabezpieczenia

przeciwpoŜarowego 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, złoŜona 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 najwyŜsze  dopuszczalne  stęŜenia  gazów  szkodliwych  dla  człowieka  nie  mogą  przekraczać
wartości podanych w tabeli.

Tabela 1. NajwyŜsze dopuszczalne stęŜenia 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 – najwyŜsze dopuszczalne stęŜenie średniowaŜone
NDSCh– najwyŜsze dopuszczalne stęŜenie chwilowe w czasie nie dłuŜszym niŜ 30 minut

w okresie zmiany roboczej.

Rozporządzenie Ministra Pracy i Polityki Społecznej z dnia 29 listopada 2002 r.

w sprawie najwyŜszych dopuszczalnych stęŜeń i natęŜeń czynników szkodliwych dla zdrowia
w środowisku pracy określa najwyŜsze dopuszczalne stęŜenia dla czynników chemicznych
i pyłów oraz najwyŜsze dopuszczalne natęŜenia dla czynników fizycznych.

NajwyŜsze dopuszczalne stęŜenie (NDS) – to wartość średnia waŜona stęŜenia, 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

NajwyŜsze dopuszczalne stęŜenie chwilowe (NDSCh), to wartość średnia stęŜenia, które

nie powinno spowodować ujemnych zmian w stanie zdrowia pracownika, jeŜeli występuje
w środowisku pracy nie dłuŜej niŜ 15 minut i nie częściej niŜ 2 razy w czasie zmiany
roboczej, w odstępie czasu nie krótszym niŜ 1 godzina;

W tabeli 2 podano równieŜ stęŜenia gazów w ppm, tj. jednostkach udziału

objętościowego stosowanych w krajach anglosaskich w analizie gazów. W górnictwie
posługujemy się tymi jednostkami analizując stęŜenia 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, Ŝe skład powietrza nie odpowiada wymogom

określonym powyŜej, naleŜy niezwłocznie wycofać ludzi z zagroŜonych wyrobisk, wyłączyć
sieć elektryczną, unieruchomić maszyny i inne urządzenia a wejście do tych wyrobisk
zagrodzić, oraz zawiadomić najbliŜszą osobę dozoru ruchu.

Charakterystyka gazów kopalnianych

Tlen o symbolu chemicznym O

jest gazem bezbarwnym, bez smaku i zapachu,

niepalnym i niewybuchowym, lŜejszym od powietrza, niezbędnym do Ŝycia kaŜdego Ŝywego
organizmu. Tlen łączy się prawie ze wszystkimi pierwiastkami. Reakcjom tym towarzyszy
zawsze wydzielanie się ciepła. W zaleŜności od szybkości łączenia się tlenu z innymi
substancjami rozróŜnia 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 lŜejszym 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  poniewaŜ  jest  znacznie  cięŜszy  od  powietrza  dlatego  przy  braku  ruchu  powietrza  w
wyrobisku  zbiera  się  w jego  najniŜszych  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  poŜarów
podziemnych, wybuchów metanu lub pyłu węglowego, oddychania ludzi.

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

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, Ŝe
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  niŜ  łączenie  się
hemoglobiny  z  tlenem  krew  zostaje  zamieniona  karboksyhemoglobinę  niezdolną  juŜ  do
wchłonięcia  tlenu.  Powoduje  to  początkowo  obniŜenie  sprawności  organizmu,  a  w  miarę
wzrostu moŜe spowodować śmierć człowieka. Głównymi źródłami powstawania tlenku węgla
w  kopalni  są:  roboty  strzałowe,  poŜary  podziemne,  wybuchy  metanu  lub  pyłu  węglowego
oraz praca silników spalinowych.

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

Tlenek  azotu  łatwo  utlenia  się  do  dwutlenku  azotu,  który  jest  gazem  znacznie  cięŜszym  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  uŜywaniu  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 draŜniącym zapachu. Jest to

gaz  znacznie  cięŜszy  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 poŜarów kopalnianych, podczas strzelania materiałami wybuchowymi
zawierającymi  siarkę  oraz  podczas  strzelania  w  skałach  zawierających  siarczki.  MoŜe
wydzielać się takŜe z skał wraz z metanem.

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

silnie  trującym,  cięŜszym  od  powietrza.  Jest  gazem  palnym  a  więc  i  wybuchowym
(w przedziale  od  4,5%  do  45%).  Szkodliwe  oddziaływanie  na  organizm  ludzki  polega  na
draŜniącym  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,  poŜary,  rozkład
materiałów wybuchowych.

Wodór jest gazem bezbarwnym bezwonnym, bez smaku, znacznie lŜejszym 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 lŜejszym 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  powyŜej  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 powyŜej wybuchowych metan pali się płomieniem, przy

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

MoŜna 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 powyŜej 600°C, czasami podawana jest jako 632°C.

Węglowodory występujące w kopalniach w czasie poŜarów 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 równieŜ ich działanie na organizm

ludzki podano w tabeli poniŜej.

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

Ŝycia

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 Ŝółtej 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 rozwaŜanych w przewietrzaniu i klimatyzacji
pozostaje stała. Zawartość pary wodnej przypadającej na jednostkę masy (objętości) nie moŜe
przekraczać pewnej wielkości maksymalnej, która zaleŜy 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 teŜ zawartością

wilgotności:

Χ=

, [kg/kg ]

gdzie:
m

– masa pary wodnej, [kg],

– masa powietrza suchego, [kg],

Masę pary wodnej, wyraŜoną 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 powyŜszych wynika, Ŝe 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 moŜna wyznaczyć bezpośrednio przy uŜyciu

higrometrów, które są na wyposaŜeniu 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

zaleŜną

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  spręŜynowym.  W  celu  zmniejszenia  wpływu  promieniowania  naczynia

„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 wyraŜona
w mcal/cm

podana jest zawsze na rurce kaŜdego przyrządu.

NatęŜenie 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 natęŜenia chłodzenia K, wyraŜa stratę

ciepła z 1 cm

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

chłodzenia jest 1 katastopień [mcal / cm

s].

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

pomiaru  natęŜenia  chłodzenia  w  katastopniach  suchych.  PoniewaŜ  w  warunkach  dołowych
ilości  ciepła  oddawane  przez  parowanie  są  znaczne,  dolną  banieczkę  przyrządu  owija  się
muślinem uprzednio zwilŜonym 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 uŜywana do
zwilŜenia  powinna  mieć  temperaturę  zbliŜoną  a  najlepiej  równą  temperaturze  powietrza
w  miejscu  pomiaru,  co  w  warunkach  dołowych  sprawia  duŜo  kłopotu.  Warunek  ten  nie  jest
często  przestrzegany,  a  tym  samym  dokładność  pomiarów  zostaje  wydatnie  obniŜona.
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, naleŜy
pamiętać, Ŝe 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, gdyŜ 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 uŜytku, podał równieŜ wzory

empiryczne, w których ustalił zaleŜność natęŜenia 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 zagroŜenia 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 wyŜsza od 28°C a nie przekracza 33°C, lub intensywność jest

mniejsza  od  11  katastopni  wilgotnych,  stosuj  się  odpowiednie  rozwiązania  techniczne  dla
obniŜenia  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, moŜna ludzi zatrudniać ludzi tylko w akcji ratowniczej.

Prędkości powietrza w wyrobiskach górniczych

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

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

Przy stosowaniu śluz wentylacyjnych w wyrobiskach w polach metanowych dopuszcza

się mniejsze prędkości prądu powietrza niŜ określone powyŜej, 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, moŜna 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 słuŜby wentylacyjne kontrolują stan przewietrzania wyrobisk

górniczych. Wyniki przewietrzania wpisywane są do „Głównej ksiąŜki 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  równieŜ  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 ksiąŜce przewietrzania, kaŜda stacja prowadzona jest na oddzielnej stronie

i ma swój numer. Do ksiąŜki 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 równieŜ próbki
gazów do analizy laboratoryjnej lub chromatograficznej. W czasie akcji ratowniczej instaluje
się chromatograf na dole a próbki gazu pobierane są specjalnymi liniami węŜowymi 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
moŜna  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. JeŜeli ma być pobrana pipeta mokra, to
powinna być napełniona wodą destylowaną. W przypadku pobierania pipety suchej powinna
być jeszcze pompka umoŜliwiająca 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, Ŝe 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 próŜniowych powietrze samoistnie wypełnia pipetę po otwarciu

zaworka.

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

Metoda pobierania pipet na mokro, polega na tym, Ŝe 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 opróŜnieniu 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 umoŜliwia pobranie próby powietrza
do analizy o wymaganej objętości czyli minimum 0,5 dcm

poprzez spręŜenie 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 spręŜania 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 naleŜy kilka ruchów pompką wtłaczając powietrze do
pipety,  po  czym  opróŜnić  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 słuŜy do regulacji wypływu powietrza z pipety.

Sposoby pobierania próbek powietrza

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

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

Lokalnie moŜna pobierać próbki:

−

punktowe to jest jeŜeli 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 poŜarowej, z otworu badawczego.

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

Przyrządy do pomiarów składu powietrza kopalnianego

Ze względu na przeznaczenie moŜna 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

moŜna 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 wyposaŜonych 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
poniŜej  ustawionych  progów  alarmowych  sygnalizowany  jest  sygnałem  dźwiękowym
i migającą diodą, bez moŜliwości odczytu wskazań zawartości tlenu (klips O

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

istnieje moŜliwość odczytu wskazań ilości tlenu w powietrzu. Ustawione są równieŜ progi
alarmowe, które sygnalizują spadek zawartości tlenu poniŜej zadanych progów. W czujniki do
pomiaru zawartości tlenu w powietrzu wyposaŜone są równieŜ detektory wielogazowe, które
są na wyposaŜeniu 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 stęŜeń
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 naleŜy uŜywać do pomiarów metanu, zza tam
izolacyjnych, zza tam poŜarowych, ładowniach akumulatorów, gdyŜ na ich wskazania mają
wpływ:

–

dwutlenek węgla CO

– przy stęŜeniu powyŜej 10% zaniŜa wskazania na skutek

tłumiącego oddziaływania na spalanie metanu,

–

tlenek węgla CO oraz wodór H

– „zaniŜają” wskazania (pomimo, Ŝe są to gazy palne)

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

–

obniŜona koncentracja tlenu do około 10% powoduje zaniŜenie wskazania na skutek
utrudnionych warunków spalania metanu.
W kopalniach występuje duŜa 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
wyposaŜani są między innymi kombajniści w ścianach, spawacze (Signal–2, MTS–1).

Czujniki do pomiaru metanu są równieŜ w detektorach wielogazowych będących

aktualnie na wyposaŜeniu 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 stęŜenia tlenku węgla, dwutlenku węgla, dwutlenku azotu lub innych
gazów występujących pod ziemią w kopalniach. Mogą to być przyrządy do wykrywania
i pomiaru stęŜeń 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 moŜliwy 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 moŜliwy jest zapis danych do pamięci wewnętrznej i późniejszy ich odczyt

przy uŜyciu oprogramowania. W wersji PAC 7000 moŜliwy 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 duŜych moŜliwościach pomiarowych. Do wyboru sensory elektrochemiczne,

katalityczne i IR. Dostępna wewnętrzna pompa elektryczna.

Rys. 11. X-am 7000 firmy Draeger Safety

Wielogazowy przyrząd o bardzo duŜych moŜliwościach 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 juŜ 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 moŜliwość 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 słuŜy 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 słuŜy zestaw APG-1?

12.

Na czym polega róŜnica 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.

WyposaŜenie 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 zaleŜność 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.

WyposaŜenie 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 ksiąŜką 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 naleŜy, 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 (stęŜenia O

, CO, CO

, CH

– z uwagi na to,

Ŝe stęŜenia gazów pobranych do pipet, będą zerowe, gdyŜ próbki gazu pobierane będą
w polu szkoleniowym – wartości stęŜeń gazów podaje nauczyciel),

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

WyposaŜenie 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 róŜnicę 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 duŜej ilości powietrza do

Kopalniana sieć wentylacyjna jest układem złoŜonym zazwyczaj z kilkuset i więcej

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

Węzłem niezaleŜnym 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 niezaleŜne 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

słuŜąca

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 duŜej ilości powietrza do

całej  kopalni  i  takiego  jego  rozdziału,  aby  kaŜde  wyrobisko  otrzymało  potrzebną  jego  ilość.
Stąd wniosek, Ŝe prąd wchodzący do kopalni naleŜy rozdzielić na szereg niezaleŜnych 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 moŜna podzielić na:

−

systemy nierozgałęzione, składające się z prądów powietrza połączonych z sobą
szeregowo, tj. tak, Ŝe 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. KaŜda
bocznica klasy I moŜe 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 złoŜone
(rys.13b). Cechą charakterystyczną systemów normalnych jest to, Ŝe 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 róŜnych bocznic. System normalny podwójny z jedną bocznicą przekątną
(rys. 14a) nazywa się systemem przekątnym prostym. Wszystkie inne systemy przekątne
nosza nazwę systemów przekątnych złoŜonych (rys. 14b,c).

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

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 15. Systemy złoŜone [1, s. 336]

KaŜda bocznica w systemie normalnym (rys. 15a) lub przekątnym (rys. 15b) moŜe

tworzyć całe ugrupowania normalne lub przekątne bocznic klas wyŜszych.

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

umoŜliwiają

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 naleŜy dostosować do lokalnych warunków, jak np.

nachylenie pokładów, zmiana rozciągłości pokładu, lokalna niecka, uskoki itp., przy czym na
ogół naleŜy 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 moŜliwości naleŜy 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,  Ŝe  schemat  przestrzenny  sieci  jest  nieczytelny.  Wówczas  kreśli  się
uproszczony schemat przestrzenny sieci, przy czym uproszczenie polega na tym, Ŝe 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 niŜszym do węzła o numerze
wyŜszym.

Schemat kanoniczny kopalnianej sieci wentylacyjnej jest nieskalibrowanym obrazem

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

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

tzn.  ich  normalności  czy  teŜ  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  kaŜdego  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,  Ŝe  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. 19. Prosty lub odwrócony prąd powietrza [12.s.45]

Posługując się schematami przestrzennym i kanonicznym sieci wentylacyjnej moŜna

przeprowadzić klasyfikację prądów powietrza w tej sieci.

WyróŜnia 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 zaleŜy od oporu bocznic
sąsiednich,

–

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

–

niezaleŜny prąd powietrza, tj. prąd który oddziela się od prądu powietrza świeŜego, i po
przewietrzeniu miejsca pracy lub innego pomieszczenia na dole kopalni dołącza się do
prądu powietrza zuŜytego,

–

zaleŜny  prąd  powietrza,  tj.  prąd  w  bocznicach  sieci  łączących  ze  sobą  dwa  róŜne  prądy
powietrza świeŜego (np. prąd w bocznicy 3–9, na rys. 18) lub dwa róŜne pądy powietrza
zuŜytego  (np.  prąd  w  bocznicy  7–12);  zaleŜne  prądy  powietrza  świeŜego  są  na  ogół
bardziej  niebezpieczne  w  czasie  poŜaru  podziemnego  niŜ  zaleŜne  prądy  powietrza
zuŜytego;  dlatego  teŜ  naleŜy  dąŜyć  do  wyeliminowania  tych  prądów  z  sieci
wentylacyjnej,

–

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

–

grupowy  prąd  powietrza  świeŜego,  tj.  prąd  powietrza  płynący  do  co  najmniej  dwóch
rejonów  wentylacyjnych  (np.  prąd  powietrza  w  bocznicy  9–10,  rys.  18);  grupowym
prądem  powietrza  zuŜytego  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, Ŝe cząstki powietrza poruszają się

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

W obydwu rodzajach przepływu duŜą rolę odgrywa warstwa przyociosowa przylegająca

do  powierzchni  ścian  wyrobiska,  w  którym  odbywa  się  przepływ  powietrza.  WyróŜnia  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 moŜna 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 równieŜ

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

W kopalni istniejącej moŜna wykonać pomiary dyssypacji energii i objętości strumieni

powietrza i z kolei wyznaczyć opory bocznic. Dla kopalni istniejącej lub projektowanej opory
bocznic sieci moŜna obliczyć z wzorów powyŜej korzystając równieŜ z odnośnych tablic
współczynników oporów.

W obranej bocznicy, w której objętość strumienia jest stała, zmieniać się moŜe 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 moŜna 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 powyŜszym 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 słuŜby wentylacyjne posiadają szereg programów komputerowych do

obliczania  sieci  wentylacyjnych.  Programy  wentylacyjne  AERO,  czy  VENTGRAF
umoŜliwiają  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 róŜnych zagroŜeń
(np. poŜarowych, 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 Ŝadne 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

– tenŜe potencjał izentropowy w przekroju wypływu w.

Obliczmy spadek potencjału izentropowego w bocznicy β, jeŜeli 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, Ŝe 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 kaŜdej kopalni istniejącej jest siecią aktywną, w której występuje

ustalony stan dynamiczny i termiczny. Jest on wielkością zmienną zaleŜną 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 wyŜej

prawem powyŜszym 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 powyŜszą zaleŜność do wszystkich N niezaleŜnych oczek (zewnętrznych

i wewnętrznych) sieci aktywnej, przy uwzględnieniu właściwości potencjału izentropowego
polegającej na tym, Ŝe suma jego spadków wzdłuŜ zamkniętego obwodu kaŜdego oczka sieci
jest równa zeru, otrzymuje się układ N niezaleŜnych równań, z których kaŜde wyraŜa 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 kaŜdej kopalni istniejącej jest siecią aktywną, gdyŜ gęstość masy

powietrza w wyrobiskach kopalnianych jest wielkością zmienną. Jeśli kopalnia jest płytka, to
aktywność jej sieci zazwyczaj jest mała. Dlatego  teŜ sieć tą moŜna traktować jako pasywną,
co  jest  równoznaczne  z  przyjęciem  załoŜenia  upraszczającego,  Ŝe  gęstość  masy  powietrza
w  całej  kopalni  jest  wielkością  niezmienną.  Jeśli  natomiast  kopalnia  jest  głęboka,  to
aktywność  jej  sieci  wentylacyjnej  jest  duŜa.  Dla  głębokiej  kopalni,  tak  istniejącej,  jak
i projektowanej, nie naleŜy 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 zaleŜy 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.

WyposaŜenie 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, Ŝe są to stacje wylotowe z węzła A sieci
wentylacyjnej, określ, jaka będzie prędkość powietrza na jedynej stacji dolotowej do tego
węzła, jeŜeli 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.

WyposaŜenie stanowiska pracy:

–

anemometr, calówka,

–

papier, przybory do pisania.

Ćwiczenie 3

Wyznacz opór ściany zmechanizowanej, wyposaŜonej w obudowę stalową jeśli

wiadomo, Ŝe 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.

WyposaŜenie 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 niezaleŜny?

określić od czego zaleŜy kierunek przepływu powietrza w bocznicy
przekątnej?

określić od czego zaleŜy spadek potencjału izentropowego w bocznicy?

określić co to jest depresja naturalna?

określić w którym kierunku płynie powietrze jeŜeli 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 kaŜdym szybie wydechowym, oprócz wentylatora głównego lub zespołu

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

W zakładach górniczych mających jeden szyb wydechowy stację wentylatorów głównych

wyposaŜa  się  w  urządzenie  do  zmiany  kierunku  powietrza.  W  sieci  wentylacyjnej  gdy  jest
więcej  szybów  wydechowych,  powinno  być  moŜliwe  wykonanie  rewersji  (zmiany  kierunku
przepływu)  powietrza  w  poszczególnych  podsieciach.  Urządzenia  do  rewersji  powietrza
utrzymuje się w stanie umoŜliwiającym jej wykonanie w czasie nie dłuŜszym niŜ 20 minut.

Zasady rozprowadzania powietrza w kopalni

Powietrze doprowadza się moŜliwie najkrótszą drogą do kaŜdego poziomu

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

Projektując wyrobiska górnicze naleŜy tworzyć jak najmniej złoŜoną sieć wentylacyjną.
W kaŜdej sieci wentylacyjnej wydziela się rejony przewietrzane niezaleŜnymi prądami

powietrza.

Jednym prądem powietrza moŜe być przewietrzana grupa przodków pod warunkiem, Ŝe

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

Ściany przewietrza się niezaleŜnymi prądami powietrza, z tym Ŝe długość ściany lub

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

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

górniczych wydobywających kopaliny palne takŜe komory kruszarni przewietrza się prądami
niezaleŜnymi.

W polach metanowych wszystkie komory, z wyjątkiem komór stanowiących oddziałowe

składy narzędzi, sprzętu przeciwpoŜarowego i sanitarnego przewietrza się prądami powietrza
wytwarzanymi  przez  wentylator  główny.  Powietrze  z  komór  przewietrzanych  prądami
powietrza  wytwarzanymi  przez  wentylator  odprowadza  się  z  najwyŜszego  punktu  komory
i prowadzi poziomo lub po wzniosie. W komorach tych nie moŜna umieszczać w odległości
bliŜszej  niŜ  20  cm  od  najwyŜszego  punktu  w  świetle  obudowy  Ŝadnych  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 niŜ 0,5 m/s,

−

powietrze jest odprowadzane z pól zagroŜonych 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 moŜna 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 umoŜliwić, 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,  naleŜy  zabudować  minimum  2  tamy,  dla  zapewnienia  stabilności  prądów
powietrza.  Z  reguły,  jednak  pewniej  jest  budować  ich  więcej,  gdyŜ  poprawia  to
bezpieczeństwo i stabilność przewietrzania.

Tamy śluz wentylacyjnych uruchamianych mechanicznie oraz tamy wewnątrz rejonów

wentylacyjnych wyposaŜa się w drzwi otwierane w jedną stronę.

KaŜda 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 duŜe spiętrzenia na tamach, naleŜy drzwi przejściowe wyposaŜyć 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
róŜnica  ciśnień  powietrza  uniemoŜliwia  ręczne  otwarcie  drzwi  tamy  wentylacyjnej,  tamę
wyposaŜa się w urządzenia zapewniające otwarcie drzwi i bezpieczne przejście przez tamę.

Tamy otwierane mechanicznie lub automatycznie naleŜy wyposaŜyć 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 moŜna

budować urządzeń transportu linowego, chyba, Ŝe 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 nadproŜem
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 naleŜy 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,
moŜna równieŜ zabudować czujnik przepływu powietrza.

Wykonywanie tam wentylacyjnych

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

tam wentylacyjnych na zrobach (tj. jeŜeli w ociosie po jednej stronie wyrobiska mamy zroby),
jak równieŜ naleŜy unikać, w miarę moŜliwości stawiania tam wentylacyjnych w wyrobiskach
węglowych,  gdyŜ  moŜe  to  być  przyczyną  poŜarów  endogenicznych.  W  przypadku
wystąpienia  szczelin  w  górotworze,  w  sąsiedztwie  tamy,  naleŜy  je  uszczelnić  przez
wtłoczenie  do  nich  pod  ciśnieniem  zaprawy  cementowej  lub  gipsowo-wapiennej.  Mur  tamy
naleŜy szczelnie powiązać z górotworem. Stawiając tamę w wyrobisku naleŜy wykonać wrąb
nie  mniejszy  niŜ  20  cm.  ZaleŜnie  od  sposobu  zamykania  drzwi,  mur  tamy  naleŜy  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
naleŜy wyprawić zaprawą cementową, a następnie pobielić mlekiem wapiennym.

NadproŜe naleŜy wykonać nad otworem komunikacyjnym tamy i ewentualnie nad

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

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

w ścianie tamy pozostawić otwory o przekroju dostosowanym do przekroju przewodu.
Otwory naokoło przewodów naleŜy 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

wyposaŜone  w  okienka  do  regulacji  spadku  naporu  na  tamach.  Okienka  te  w  pokładach
metanowych  powinny  być  wykonane  pod  stropem  wyrobiska.  JeŜeli  mamy  śluzę  składającą
się  z  kilku  tam  to  wskazane  jest,  aby  spadki  naporu  na  poszczególnych  tamach  były
wyrównane.  Regulacje  otwarcia  tych  okienek  powinny  przeprowadzać  słuŜby  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, Ŝe wyrobiska słuŜące za drogi powietrza świeŜego, przecinają się (krzyŜują

się) z wyrobiskami odprowadzającymi powietrze zuŜyte. 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 róŜne.

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

Tamy izolacyjne

Wyrobiska nie przewietrzane naleŜy 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 najbliŜej skrzyŜowania 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 wyposaŜone w:

−

rury pomiarowe z zaworami umoŜliwiającymi prowadzenie pomiarów gazów za tamą,

−

rury umoŜliwiające prowadzenie podsadzania lub odmetanowania,

−

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

−

na tamie powinna być zabudowany manometr cieczowy do pomiaru róŜnicy 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 poŜarowych, w których mogą wystąpić wybuchowe mieszaniny gazów palnych
i moŜe 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 szybkowiąŜących 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 szybkowiąŜącym o duŜej
wytrzymałości.

Budowę takiej tamy naleŜy 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 powyŜej

12 m

. W miejscu wykonania wrębu nie naleŜy rabować elementów stalowych obudowy

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

W trakcie budowy zawarć naleŜy zainstalować dodatkowe urządzenie wymagane

zasadami budowy tam, takie jak:

−

rurociąg umoŜliwiający pobieranie prób powietrza zza tamy, dla określenia temperatury
gazów za tamą oraz stałej kontroli róŜnicy 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  szybkowiąŜącym  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, gdyŜ moŜe dojść do wybuchu gazów w otamowanej przestrzeni.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Manometr cieczowy, tzw U – rurka

U – rurka to przyrząd umoŜliwiający pomiar róŜnicy 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 róŜnicy ciśnień określa się z róŜnicy poziomów cieczy w dwóch ramionach

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

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

JeŜeli za tamą istnieje ciśnienie większe niŜ przed tamą to poziom cieczy w U – rurce

będzie wyŜszy w ramieniu połączonym z atmosferą zewnętrzną. Mamy wówczas do
czynienia z kompresją czyli nadciśnieniem za tamą. JeŜeli za tamą izolacyjną będzie ciśnienie
niŜsze niŜ przed tamą to poziom cieczy w U – rurce będzie wyŜszy 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 poŜaru, korzystne jest aby na tamie poŜarowej róŜnica 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  węŜy  pomiarowych  wyprowadzone  są:
jedna  za  tamę  izolacyjną  a  druga  przed  tamę  izolacyjną  (tj.  pomiędzy  tamą  izolacyjną
a kompensacyjną).

Po uruchomieniu wentylatora róŜnicę 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  obniŜał.  Korzystnie  jest  ustawić  go
minimalnie poniŜej 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 równieŜ tamy kompensacyjne z wentylatorem tłoczącym.

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

Sposób pomiaru róŜnicy 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 kaŜdej chwili moŜna zamknąć. Są równieŜ 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 zaleŜy od
przekroju wyrobiska jak i rodzaju materiału jaki planowany jest do wypełnienia korka
przeciwwybuchowego, wykonanego na bazie tych tam.

Tamy bezpieczeństwa słuŜą do:

−

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

−

izolacji prądów w przypadku poŜaru w prądzie powietrza świeŜego przed tamami.
RozróŜnia się następujące rodzaje tam bezpieczeństwa:

−

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

−

tamy przyszybowe,

−

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

−

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

jednak na polecenie kierownika akcji ratowniczej.

Tama zaciąga, jest na

duŜym 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”

PrzeciwpoŜarowe tamy bezpieczeństwa z drzwiami buduje się na wszystkich poziomach

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

PrzeciwpoŜarowe 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]

JeŜeli zaburzenia kierunków przepływów powietrza wystąpiły pod wpływem poŜaru,

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  naleŜy  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 juŜ 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 juŜ powietrze świeŜe, 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, aŜ dojdzie się do ogniska poŜaru, 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 moŜliwość uruchomienia głównego wentylatora
rezerwowego na szybie wydechowym?

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

Co to jest śluza wentylacyjna?

Jaką rolę spełniają tamy izolacyjne?

Jakie powinno być wyposaŜenie tamy izolacyjnej?

Kiedy budujemy tamy izolacyjne o konstrukcji przeciwwybuchowej?

Jaka jest zasada pomiaru ciśnienia manometrem U–rurkowym?

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

10.

Jak wyrównujemy róŜnicę potencjałów na tamach izolacyjnych?

11.

Gdzie naleŜy budować tamy bezpieczeństwa z drzwiami metalowymi?

12.

Jak naleŜy 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 równieŜ 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.

WyposaŜenie stanowiska pracy:

−

stojaki drewniane, deski, płótno wentylacyjne, gwoździe,

−

kilof, siekiera górnicza, łopata,

−

U– rurka, węŜe 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 róŜnicy ciśnień

dla tamy izolacyjnej, na której róŜnica 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 róŜnicy 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 naleŜy zabudować tamę kompensacyjną z okienkiem regulacyjnym,

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

określić miejsca w których naleŜy ustawić końcówki węŜy pomiarowych załoŜonych 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.

WyposaŜenie stanowiska pracy:

−

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

−

drewno, deski, płótno wentylacyjne, U–rurka, węŜe 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 poŜarowej.

+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 poŜarowej,

przedstawić wyniki pracy,

dokonać oceny ćwiczenia.

WyposaŜenie 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 moŜna było sprowadzać
powietrze w dół wyrobiskiem o nachyleniu 7

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

określić, jakie ciśnienie panuje za tamą (plus czy minus), jeŜeli
przechodząc wyrobiskiem z opływowym prądem powietrza stwierdzisz,
Ŝe przed skrzyŜowaniem z tamą miałeś stęŜenie 0,6% CH

a po minięciu

tamy stęŜenie 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,
jeŜeli 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 moŜna przewietrzać przez dyfuzję, jeŜeli długość tych
wyrobisk nie jest większa niŜ:
1)

w polach niemetanowych i I kategorii zagroŜenia metanowego:
a)

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

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

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

tam izolacyjnych i poŜarowych jest niedopuszczalne.

Przewietrzanie za pomocą pomocniczych urządzeń wentylacyjnych
Wyrobiska moŜna przewietrzać pomocniczymi urządzeniami wentylacyjnymi, jeŜeli

długość ich nie jest większa niŜ:
1)

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

15 m – przy nachyleniu do 10

(we wzniosie i upadzie),

10 m – przy nachyleniu powyŜej 10

(we wznosie i upadzie),

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

6 m – przy nachyleniu do 10

(we wzniosie i upadzie),

4 m – przy nachyleniu powyŜej 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, Ŝe wentylator lutniowy zabudowany jest

w wyrobisku  z  przepływowym  prądem  powietrza,  przed  skrzyŜowaniem  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, Ŝe wentylator lutniowy zabudowany jest w wyrobisku

z  przepływowym  prądem  powietrza  za  skrzyŜowaniem  (idąc  z  prądem  powietrza)
z  przewietrzanym  wyrobiskiem.  Wentylator  wymusza,  Ŝe  część  powietrza  ze  skrzyŜowania
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, Ŝe 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 moŜe być związany ze
stosowaniem urządzeń odpylających, urządzeń chłodniczych lub do zwalczania lokalnych
zagroŜeń.

Wyrobiska korytarzowe drąŜone kombajnami prowadzi się z zastosowaniem urządzeń

odpylających.

W przypadku wentylacji ssącej, odpylacz moŜe 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, drąŜonym

kombajnem lub z zastosowaniem jednego z urządzeń:
a)

lutniociągu pomocniczego,

lutniociągu pomocniczego wyposaŜonego w urządzenia odpylające lub chłodzące
powietrze,

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

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

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

przy wentylacji ssącej – 6 m,

przy wentylacji tłoczącej lub kombinowanej – 8 m,

W wyrobiskach drąŜonych kombajnami:

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

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

w polach niemetanowych – 10 m,

w polach metanowych – 6 m,

przy wentylacji kombinowanej odległość lutniociągu ssącego od czoła przodka nie
powinna być większa niŜ 6 m, a odległość lutniociągu tłoczącego nie większa niŜ 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  uŜyciem  lutniociągu,  powinna  płynąć  ilość  powietrza  uniemoŜliwiająca  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, wyposaŜonym w urządzenia

odpylające lub pomocniczym lutniociągiem tłoczącym, wyposaŜonym w chłodnicę powietrza,
końcowy odcinek lutniociągu tłoczącego w przodku wyrobiska wyposaŜa 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 niŜ
10 m. Do długości równoległej zabudowy nie wlicza się długości lutniociągu tłoczącego
wykonanego z lutni wirowych (perforowanych).

W lutniociągu tłoczącym moŜna zabudować dodatkowy wentylator tylko dla pokonania

dodatkowych oporów spowodowanych zabudową chłodnicy powietrza i pod warunkiem, Ŝe:
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 obniŜenie prędkości powietrza w lutniociągu,
poniŜej 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 zawęŜający przekroju lutniociągu,

do zmiany kierunku zabudowy lutniociągu stosowane były lutnie sztywne lub
usztywnione, a w razie stosowania lutni z tworzyw sztucznych, kształtki lutniowe nie
zawęŜały 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 niŜ
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 niŜ 6 m od czoła przodka,

w odległości od 10 m do 15 m od skrzyŜowania 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  zagroŜenia  wyposaŜa  się
w metanomierze  kombajnowe,  o  ciągłym  pomiarze,  których  czujniki  montowane  są  na
wysięgniku,  w  pobliŜu  organu  urabiającego.  Metanomierze  te  zabezpieczają  nas  przed
urabianiem kombajnem w stęŜeniu 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 moŜna przewietrzać przez dyfuzję dojścia do tam
izolujących?

Kiedy moŜemy stosować przewietrzanie za pomocą pomocniczych urządzeń
wentylacyjnych?

Czy moŜna przewietrzać za pomocą pomocniczych urządzeń wentylacyjnych
w pokładach II kategorii zagroŜenia 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 drąŜonych
kombajnami w pokładach metanowych przewietrzanych wentylacją ssącą?

Jaka jest maksymalna odległość lutniociągów od czoła przodka w pokładach
niemetalowych i nie zagroŜonych 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 drąŜonych kombajnem?

11.

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

12.

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

4.4.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Wyrobisko drąŜone kombajnem w pokładzie IV kategorii zagroŜenia 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 skrzyŜowaniem z przewietrzanym wyrobiskiem,

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

w odległości 20 m od czoła przodka,

w miejscu zabudowy wentylatora

w wyrobisku z opływowym prądem powietrza 40 m od skrzyŜowania
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 drąŜonych 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.

WyposaŜenie stanowiska pracy:

−

literatura [14, 18],

−

zeszyt, przybory do pisania.

Ćwiczenie 2

Tama izolująca dojście do zrobów w pokładzie II kategorii zagroŜenia metanowego

zabudowana jest w odległości 2 m od skrzyŜowania 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”

WyposaŜenie 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 skrzyŜowaniu 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 (waŜy 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 skrzyŜowania 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.

WyposaŜenie 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 moŜna przewietrzać przez dyfuzję?

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

wskazać,

kiedy

pokładach

metanowych,

wyrobiskach

przewietrzanych wentylacją lutniową prędkość powietrza moŜe być
mniejsza niŜ 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
drąŜonym kombajnem z wentylacją kombinowaną?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.5. Urządzenia klimatyczne

4.5.1. Materiał nauczania

Poziom zagroŜenia klimatycznego

Miarą zagroŜenia 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 świeŜe

do wyrobisk eksploatacyjnych i przygotowawczych, [°C].

W zaleŜności od wartości wskaźnika klimatycznego (przy załoŜeniu, Ŝe temperatura

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

K< 0

−

nie ma zagroŜenia klimatycznego,

0< K < 0,8

−

istnieje niewielkie zagroŜenie klimatyczne, któremu moŜna zapobiec,
przestrzegając głównych zasad racjonalnej wentylacji,

0,8< K<1,5

−

istnieje duŜe zagroŜenie klimatyczne, które naleŜy zwalczać, stosując
w pierwszej kolejności wentylacyjne środki prewencji zagroŜenia
klimatycznego, a gdy te okaŜą się niewystarczające, równieŜ urządzenia
chłodnicze,

K >1,5

−

istnieje bardzo duŜe zagroŜenie klimatyczne, dla zmniejszenia którego
naleŜy stosować urządzenia chłodnicze.

Wskaźnik klimatyczny słuŜy jedynie do wstępnej oceny zagroŜenia klimatycznego.

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

Procesy chłodnicze

Chłodzeniem nazywa się procesy odprowadzania ciepła lub wykonywania pracy

połączone  z  obniŜeniem  temperatury  ciała  lub  środowiska  poniŜej  temperatury  otoczenia
i utrzymania  jej  na  tym  poziomie.  Ilość  ciepła,  którą  moŜe  pochłonąć  ciało  chłodzące
w jednostce  czasu  decyduje  o  mocy  chłodniczej  (wydajności  chłodniczej)  danego  procesu.
Proces chłodzenia moŜe być naturalny lub sztuczny. Naturalny sposób obniŜania temperatury
następuje  drogą  samorzutnej  wymiany  ciepła  z  otoczeniem  przez  wykorzystanie  substancji
o temperaturze  niŜszej  od  temperatury  otoczenia.  Substancją  taką  moŜe  być  np.  lód  wodny,
wodny  roztwór  soli.  Sztuczne  chłodzenie  wymaga  zastosowania  urządzenia  chłodniczego,
w którym  czynnik  termodynamiczny,  krąŜący  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 węŜowe łączące powyŜsze urządzenia,

–

wentylatory, lutnie.

Pośredni układ klimatyczny składa się z trzech obiegów, tj:

obieg parownika (woda chłodzona) – woda z agregatów chłodniczych jest kierowana
węŜami do chłodnicy powietrza lub w przypadku klimatyzacji grupowej preizolowanymi
rurociągami do chłodnic powietrza w rejonach, po opuszczeniu chłodnicy powietrza
woda powraca węŜami 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  spręŜeniu  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  obniŜyć
temperaturę powietrza a chłodnica wyparna wody jest poza rejonem. Chłodnica powietrza jest
w bliskiej odległości od agregatu chłodniczego a połączenie między niemi stanowi instalacja
węŜowa,  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  przeciwpoŜarowego  kierujemy  na  skraplacz  urządzenia
chłodniczego po czym kierujemy ją do zrobów lub do osadników.

Chłodnice wyparne wody

Skraplacz

Parownik

spręŜąrka

RozpręŜarka

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. NaleŜy liczyć się z przyrostem
temperatury powietrza w wyrobisku za chłodnicą wyparną. Nie moŜe jednak, ona przekroczyć
33°C. Powietrze powinno juŜ 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
obniŜa 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 równieŜ przekroczenie temperatury powietrza

powyŜej 28°C.

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

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

Przykładowy rozkład temperatur w drąŜonym 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 kaŜdorazowo
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 moŜna wykorzystywać chodnikowe urządzenia

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

Chłodzenie powietrza w ścianach moŜna, równieŜ 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 węŜowej 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
równieŜ  o  utrzymaniu  w  prawidłowym  stanie  węŜowej  instalacji  obiegowej  skraplacza,  jak
i o zapewnieniu prawidłowej instalacji elektrycznej dla zasilania wentylatorków.

Klimatyzacja grupowa

W kopalniach o duŜym zagroŜeniu klimatycznym korzystne jest stosowanie klimatyzacji

grupowej  (poziomowej,  rejonowej),  polegającej  na  tym,  Ŝe  na  poziomie  zabudowuje  się
agregaty chłodnicze o duŜej 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  powyŜej  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 juŜ 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  obniŜeniu  jej
temperatury  do  ok.  30°  powraca  rurociągiem  do  agregatu  chłodniczego.  ObniŜenie
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, Ŝe na dole kopalni w miejscach

o zagroŜeniu  klimatycznym  budowane  są  chłodnice  powietrza.  Agregaty  chłodnicze  o  duŜej
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, Ŝe

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  wyŜszą.  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.  DuŜe  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 naleŜy 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 obniŜyć 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 naleŜy podejmować działania dla minimalizacji zagroŜenia klimatycznego

dla warunków podanych w poszczególnych punktach a, b, c

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

zapoznać się z materiałem dotyczącym zwalczania zagroŜenia klimatycznego,

wykonać obliczenia,

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

dokonać oceny wskaźnika i wskazać kierunki działania dla minimalizacji zagroŜenia,

zaprezentować wynik swojej pracy,

ocenić ćwiczenie.

WyposaŜenie 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 drąŜonym

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.

WyposaŜenie 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 moŜemy 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 słuŜy chłodnica wyparna wody?

określić, na czym polega klimatyzacja centralna?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

5. SPRAWDZIAN OSIĄGNIĘĆ

INSTRUKCJA DLA UCZNIA

Przeczytaj uwaŜnie instrukcję zanim zaczniesz rozwiązywać zadania.

Podpisz imieniem i nazwiskiem kartę odpowiedzi.

Zapoznaj się z zestawem zadań testowych.

Test zawiera 20 zadań o róŜnym 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, Ŝe 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 odłóŜ 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 cięŜszy od powietrza.

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

Bezbarwny, bez zapachu, bez smaku, niepalny, duszący, cięŜszy od powietrza, przy
większych stęŜeniach kwaskowaty.

Bezbarwny, bez zapachu, trujący, palny, cięŜszy 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 stęŜeniach kwaskowaty, trujący, niepalny.

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

cięŜszy 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 niŜ 0,2 m/s i nie większa niŜ 12 m/s.

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

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

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

Normalny prąd powietrza, to prąd
a)

którego kierunek zaleŜy od oporu bocznic sąsiednich.

którego kierunek nie zaleŜy od oporu bocznic sąsiednich.

prąd powietrza płynący od węzła o niwelacji wyŜszej do niŜszej.

łączący prąd powietrza świeŜego z prądem powietrza zuŜytego.

1 Budryk = 1 Bd = 1 Ns

, jest jednostką

spadku potencjału izentropowego w bocznicy wyrobiska.

oporu wyrobiska.

natęŜenia przepływu powietrza w wyrobisku górniczym.

ciśnienia powietrza w wyrobiskach górniczych.

Urządzenia do rewersji powietrza naleŜy utrzymywać w stanie umoŜliwiającym jej
wykonanie w czasie nie dłuŜszym niŜ
a)

5 minut.

10 minut.

20 minut.

30 minut.

10.

NadproŜe nad otworem komunikacyjnym w tamach murowych naleŜy 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 moŜna przewietrzać przez
dyfuzję pod warunkiem, Ŝe odległość jej od opływowego prądu powietrza
a)

nie moŜe być większa niŜ 1 m.

nie moŜe być większa niŜ 2 m.

nie moŜe być większa niŜ 3 m.

nie wolno przewietrzać przez dyfuzję.

12.

Tamy kompensacyjne buduje się
a)

na głównych drogach przewozowych.

w celu zmniejszenia róŜnicy ciśnień na tamach izolacyjnych.

w wyrobisku łączących szyb wdechowy z szybem wydechowym.

w wyrobiskach stanowiących krótkie spięcia w rejonach o duŜym zagroŜeniu
poŜarowym.

„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 świeŜego.

na wszystkich poziomach szybów wydechowych.

na wszystkich poziomach szybów wdechowych.

14.

JeŜeli prowadzimy oddymianie wyrobisk, to tamę zasadniczą stawiamy
a)

na wlocie do wyrobiska w którym mamy poŜar.

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 moŜemy przewietrzać za pomocą
przegrody wentylacyjnej o długości do
a)

5 m.

15 m.

20 m.

10 m.

16.

W polach niemetanowych i niezagroŜonych wyrzutami gazów i skał odległość końca
lutniociągu od czoła przodka nie powinna być większa niŜ
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 niŜ:
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.

WskaŜ, 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 drąŜonego wyrobiska korytarzowego gdzie temperatura sucha przekracza
28°C.

„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.) ZagroŜenia 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. ZagroŜenia klimatyczne w polskich
kopalniach. Wydaw. GIG, Katowice 1998

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

Metody zwalczania zagroŜenia 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  przeciwpoŜarowego  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 najwyŜszych dopuszczalnych stęŜeń i natęŜeń 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 poŜarów 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 przeciwpoŜarowego
w podziemnych zakładach górniczych z dnia 9 czerwca 2006r. (Dz. U. Nr 124. poz. 863)