Zagrożenia
górnicze
Zagrożenia
górnicze
Rodzaje zagrożeń
górniczych
1. Zagrożenie metanowe
2. Zagrożenie wyrzutami gazów i
skał
3. Zagrożenie wybuchem pyłu
węglowego
4. Zagrożenie wodne
5. Zagrożenie tąpaniami
1. Zagrożenie metanowe
Szkodliwe działanie metanu CH
4
- jako gaz lżejszy od powietrza gromadzi się pod stropem
wyrobiska,
- wypiera tlen z atmosfery i czyni ją niezdatną do oddychania,
- jest gazem palnym i w odpowiednim stosunku do powietrza
daje
mieszankę wybuchową
Charakterystyczne parametry metanu:
740 kg/m
3
– gęstość w normalnych warunkach
650
0
C – tempertura zapłonu
1500
0
C – temeratura wybuchu
5% – 15% - zakres stężeńia wybuchowego przy udziale tlenu powyżej 12%
9,5% - udział procentowy metanu przy którym następuje najsilniejszy
wybuch
Metanowość – laboratoryjnie zbadana ilość metanu w m
3
przypadająca
na 1 t wydobycia czystej substancji węglowej.
Metanowość określana jest przez KD Barbara.
Kategorie zagrożenia metanowego:
Kategoria I – stwierdzona zawartość metanu pochodzenia naturalnego
wynosi
0,1 – 2,5 m
3
/t w przeliczeniu na czystą substancję
węglową, lub
wydzielanie się metanu do wyrobisk górniczych nie
przekracza
5 m
3
/t w przeliczeniu na średnie wydobycie dobowe.
Kategoria II - stwierdzona zawartość metanu pochodzenia naturalnego
wynosi
2,5 – 4,5 m
3
/t w przeliczeniu na czystą substancję
węglową, lub
wydzielanie się metanu do wyrobisk górniczych nie
przekracza
5 – 10 m
3
/t w przeliczeniu na średnie wydobycie dobowe.
Kategoria III - stwierdzona zawartość metanu pochodzenia
naturalnego wynosi
4,5 – 8,0 m
3
/t w przeliczeniu na czystą substancję
węglową, lub
wydzielanie się metanu do wyrobisk górniczych nie
przekracza
10 – 15 m
3
/t w przeliczeniu na średnie wydobycie
dobowe.
Kategoria IV - stwierdzona zawartość metanu pochodzenia
naturalnego wynosi
powyżej 8,0 m
3
/t w przeliczeniu na czystą substancję
węglową, lub
wydzielanie się metanu do wyrobisk górniczych nie
przekracza
powyżej 15 m
3
/t w przeliczeniu na średnie wydobycie
dobowe, lub
jeśli stwierdzono występowanie fontann metanowych lub
wyrzutów
1 – korpus ,iernika, 2 – uchwyt zaczepowy, 3 – styki do ładowania
akumulatora,
4 – miernik, 6 – obwód drkowany, 7 – akumulator, 8 – pompka w osłonie
gumowej,
9 – zawór, 10 – obwód drukowany, 11 – osłona plasikowa, 12 – otwór
ssawny,
13 – filtr, 14 – komora pomiarowa, 15 – otwór wylotowy
Metanomierz indywidualny
VM-1
Tarcza pomiarowa metanomierza VM-1 wersja 0 - 3% oraz 0 –
5%
1 – pole zielone do kontroli zera
2 – pole zielone do kontroli napięcia
3 – pole czerwone wskazujące stężenie 12 % CH
4
4 – pole czerwone wskazujące stężenie 3 – 12% CH
4
5 – pole czerwone wskazujące stężenie 5 – 12% CH
4
Uwaga: po kilkakrotnym naciśnięciu pompki należy odczekać 2 s, a
następnie naciskać przycisk pomiarowy przz 2 – 3 s. Następnie należy
odczytać na tarczy wynik pomiaru
Zasady zwalczania zagrożenia metanowego:
-
niedopuszczenie do gromadzenia się metanu w wyrobiskach w ilościach
przekraczających wielkości dopuszczalne,
- wyeliminowanie możliwości zapalenia metanu przez stosowanie
odpowiednich
nakazów i zakazów, odpowiedniej technologii wybierania złoża oraz
stosowanie
odpowiednich maszyn i urządzeń,
- zorganizowanie nadzoru nad całokształtem techniki zwalczania zagrożenia
metanowego i rygorystyczne przestrzeganie obowiązkowych zasad pracy w
polu
metanowym
Sposoby zwalczania zagrożenia metanowego:
1 – wentylacyjny odpowiednio dobrano ilość i prędkość przepływu
powietrza. Nie
powinno się dopuszczać by zawartość metanu w prądach rejonowych
przekraczała 1% powietrza zużytego a w szybach wydechowych
0,75%.
Prędkość przepływu powietrza nie powinna być mniejsza niż 0,3m/s.
Należy
zwalczać przystropowe nagromadzenia metanu.
2 – odmetanowanie górotworu, wiercenie otworów drenażomych w
pokładach lub
z powierzchni. Rurociągi odmetanowania należy zaznaczyć żółtą farbą.
3 – Odcięcie dopływu metanu przez uszczelnienie górotworu lub wykonanie
obudowy
powłokowej np. torkretowej
2. Zagrożenie wyrzutami gazów i skał
Def. Przez wrzut gazów i skał należy uważać gwałtowne oraz
niekontrolowane
wrzucenie z calizny do wyrobiska mas skalnych połączone z
równoczesnym
wypływem gazów. Mogą występować wyrzuty dwutlenku węgla CO
2
lub
metanu CH
4
Przyczyny wyrzutów gazów i skał:
- wysoka gazonośność złoża
- wysokie naprężenie w złożu spotęgowane eksploatacją górniczą,
- mała wytrzymałość węgla
Kategorie zagrożenia:
Kategoria I – nie występują wyrzuty gazów, lecz stwierdzono w otworze
badawczym
nadciśnienie gazów CO
2
– 0,3at, CH
4
– 0,8 at, lub stwierdzono
przynajmniej
1 wypływ gazu.
Kategoria II - stwierdzono w otworze badawczym nadciśnienie gazów
CO
2
–powyżej 0,3 at, CH
4
– powyżej 0,8 at, lub stwierdzono wyrzut
skał
o masie do 200 t
Kategoria III - stwierdzono choćby jeden nietłumiony wyrzut gazów i skał
w którym
została wyrzucona skała o masie powyżej 200 t
Kategoria IV – jeżeli istnieją warunki odpowiadającej Kategorii III, a
zagrożenie
występuje często i wydzielają się duże ilości gazów.
Profilaktyka:
- odprężanie pokładów zagrożonych wyrzutami prze wybranie sąsiednich
pokładów
- wykonywanie otworów odprężających
- strzelanie odprężające
- prowokowanie wyrzutów gazów i skał przez odpalanie zwiekszonych
ładunków
materiałów wybuchowych.
Krata zaporowa w wyrobisku chodnikowym
3. Zagrożenie wybuchem pyłu węglowego
Strefa 1 – obejmuje wyrobiska
górnicze znajdujące się
w zasięgu 300 m w polach
metanowych i 500 m w
polach
niemetanowych od miejsca
zapoczątkowania wybuchu.
Strefa 2 – obejmuje wyrobiska
górnicze znajdujące się poza
zasięgiem strefy 1
<10 %
części
lotnych
>10 %
części
lotnych
Klasy zagrożenia pyłowego:
Klasa A – do klasy zalicza się pokłady lub ich części oraz
wyrobiska
górnicze w których:
- nie występuje niebezpieczny pył,
- w strefie I nie ma odcinków wyrobisk dłuższych niż
30 m
z niebezpiecznym pyłem węglowym
Klasa B - do klasy zalicza się pokłady lub ich części oraz
wyrobiska
górnicze w których:
- występuje niebezpieczny pył węglowy
- w strefie I są odcinki wyrobisk z niebezpiecznym
pyłem
węglowym dłuższe niż 30 m
Profilaktyka:
- opylanie wyrobisk pyłem
kamiennym,
- zraszanie wyrobisk,
- budowa zapór
przeciwwybuchowych
a – pyłowe z pyłu kamiennego
b - wodne
Ilość pyłu na zaporze w
przeliczeniu na powierzchnię
przekroju poprzecznego:
- w pokładach metanowych 400kg/m
2
- w pokładach niemetanowych 200
kg/m
2
4. Zagrożenie wodne
Źródła dopływu wody do kopalni:
- z górotworu zależy od rodzaju i hydrogeologicznych własności oraz
ciągłości skał oddzielających wyrobiska górnicze od powierzchni,
wielkości i rozkładu opadów w ciągu roku, rzeźby i sposobu
użytkowania
obszaru górniczego kopalni. Na wielkość dopływu ma również
wpływ
sposób eksploatacji, rozcięcie złoża, kierunek eksploatacji i
wielkość
terenu objętego wpływem eksploatacji
- ze zbiorników powierzchniowych takich jak rzeki, stawy, jeziora
kanały,
- dopływy z procesów technologicznych takich jak podsadzka
hydrauliczna,
zraszanie wyrobisk, przeróbka mechaniczna
System odwadniania kopalń:
-
Odwadnianie przodków,
- Odwadnianie oddziałowe
-System ścieków
-Zbiorniki wodne i komory pomp z odpowiednią siecią
rurociągów
Komora pomp głównego odwadniania z dwoma chodnikami
wodnymi
Przekrój pionowy przez komorę pomp głównego odwadniania z
dwoma chodnikami wodnymi
Tamy wodne pełne
wielostopniowe
a – stożkowa
b - walcowa
Tama bezpieczeństwa
betonowa
z drzwiami stalowymi
5. Zagrożenie tąpaniami
Podział pokładów węgla ze względu na zagrożenie
tąpaniami
Pokład węgla
Nie zagrożony tąpaniami
Zagrożony tąpaniami
I kategoria
II Kategoria
III kategoria
Tąpnięcie – jest o gwałtowne i
przebiega-jące w krótkim czasie
naruszenie struktury skał,
spowodowane przekroczeniem ich
wytrzymałości oraz wyładowaniem
energii sprężystej nagromadzonej w
górotworze otaczającym wyrobisko
Kategorie tąpnięć:
I Kategoria – (tąpnięcie słabe) które spowodowało
dynamiczne przemieszczenie się skał do wyrobiska
górniczego i spowodowało uszkodzenie lub zniszczenie
obudowy na odcinku do 20 m wzdłuż czoła wyrobiska
wybierkowego lub osi wyrobiska chodnikowego
II Kategoria – (tąpnięcie średnie) – które spowodowało
dynamiczne przemieszczenie się skał do wyrobiska i
spowodowało uszkodzenie lub zniszczenie obudowy na
odcinku 20 – 50 m wzdłuż czoła wyrobiska wybierkowego lub
osi wyrobiska korytarzowego
III Kategoria – (tąpnięcie silne) które spowodowało
dynamiczne przemieszczenie się skał do wyrobiska i
spowodowało uszkodzenie lub zniszczenie obudowy na
odcinku powyżej 50 m wzdłuż czoła wyrobiska
wybierkowego lub osi wyrobiska korytarzowego
Warunki naturalne sprzyjające wystąpieniu tąpnięcia:
- Skała jest dostatecznie wytrzymała i sprężysta oraz nie jest
spękana,
a także nie występują płaszczyzny poślizgu,
- Strop pokładu stanowią grube warstwy skał sprężystych o dużej
wytrzymałości, nie spękane i bez płaszczyzn poślizgu
- spąg pokładu stanowią skały o dużej wytrzymałości i
sprężystości, nie
spękane i bez płaszczyzn poślizgu
Przyczyny tąpań:
- Warunki naturalne (głębokość zalegania złoża, budowa geologiczna,
zaburzenia tektoniczne takie jak niecki, nasunięcia, zmiany nachylenia,
zmiany
grubości pokładu
- Warunki górniczo-techniczne:
Koncentracja naprężeń spowodowana występowaniem oddziaływaniem
resztek
pokładów, krawędzi eksploatacyjnych, prowadzenie eksploatacji
w kilku
pokładach jednocześnie
Nadmierne osłabienie calizny spowodowane nadmiernym rozcięciem
złoża
wyrobiskami chodnikowymi, nieregularne fronty eksploatacji, zbyt
intensywna eksploatacja, nieszczelna podsadzka, niewłaściwy
zawał
stropu
Schemat statyczny warunków tąpnięcia w pokładzie
w
z
k
s
w
– rozpad pokładu na strukturę słupową, s
k
– naprężenie
potrzebne do rozpadu słupów, s
z
– naprężenie wynikła z
eksploatacji
Schemat tąpnięcia
spągowo-pokładowego
Profilaktyka:
Nie dopuszczanie do
powstawania stref
koncentracji naprężenia
Określenie stanu zagrożenia:
- sondaż górotworu
- badanie aktywności
sejsmicznej
właściwe rozpoznanie
warunków
- geologiczno-górniczych
Sposoby zabezpieczania chodników przed skutkami
wystąpienia tąpnięcia