background image

PRZYRZĄDY POMIAROWE DO WYZNACZANIA PARAMETRÓW WENTYLACYJNYCH. 

Pomiar prędkości powietrza 

Prędkość  powietrza mierzy się przyrządami, zwanym anemometrami. W kopalniach używane są 

anemometry skrzydełkowe (rys. 1 i 3) oraz czaszowe (rys.2). 
 

                             

 

Rys.1. Anemometr skrzydełkowy           Rys. 2. Anemometr czaszowy 

Anemometr skrzydełkowy jest to wiatraczek zabudowany w odpowiedniej obudowie i zaopatrzony 

w  licznik  obrotów  ze  skalą,  na  której  odczytuje  się  drogę  powietrza  w  metrach.  Dzieląc  drogę  przez 
czas  pomiaru,  otrzymuje  się  średnią  prędkość  przepływu  powietrza  w  metrach  na  sekundę  (m/sek). 
Czas pomiaru mierzy się stoperem, który zazwyczaj jest zabudowany w anemometrze i automatycznie 
zatrzymuje  licznik  po  upływie  60  sekund.  Obecnie  coraz  częściej  stosowane  są  anemometry 
posiadające licznik elektroniczny(rys. 3), podający prędkość bezpośrednio na wyświetlaczu. 

Zazwyczaj  mierzy  się  średnią  prędkość  powietrza  przepływającego  wyrobiskiem  górniczym.  Nie 

jest  ona  bowiem  jednakowa  we  wszystkich  punktach  przekroju  wyrobiska.  Największa  jest  w  środku 
przekroju,  a  najmniejsze  wartości  ma  przy  ociosach,  stropie  i  spągu  z  powodu  oporów  tarcia.  Chcąc 
otrzymać  średni  pomiar,  przesuwa  się  anemometr  powolnym  ruchem  po  całym  przekroju  wyrobiska 
(rys. 3). 

 

Rys.  3.  Linia  przesuwania  anemometru  w  przekroju  wyrobiska  podczas  pomiaru  prędkości 

powietrza 

background image

Pomiar  prędkości  powietrza  w  danym  miejscu  przekroju  poprzecznego  wyrobiska  może  odbywać 

się automatycznie poprzez specjalne czujniki z zabudowanym anemometrem. Czujnik ten zabudowany 
w wyrobisku przekazuje do dyspozytora automatycznie dane dotyczące prędkości powietrza. 

Pomiar ciśnienia powietrza 

Ciśnienie  atmosferyczne  mierzy  się  barometrami  membranowymi.  Ciśnienie  powietrza  działa  na 

membranę powodując jej odkształcenie, które przenoszone jest na wskazówkę przyrządu. Do ciągłego 
rejestrowania  ciśnienia  atmosferycznego  służy  barograf,  który  zamiast  wskazówki  ma  drążek 
zakończony piórkiem wypełnionym tuszem. Piórko to kreśli na obracającym się walcu wartość ciśnienia. 

 

1— termometr mokry, 
2 — termometr suchy, 
3 — wentylatorek, 
4 — sprężyna do napędu wentylatorka, 
5 — wilgotny muślin. 

Rys. 4.  Psychrometr aspiracyjny 

 

Obecnie  coraz  częściej  korzysta  się  z  barometrów  z  cyfrowym  przekazem  danych,  których 

dodatkowa zaletą jest zapamiętywanie wyników pomiarów w pamięci wewnętrznej. 

Pomiar temperatury 

Temperaturę powietrza mierzy się termometrem suchym lub mokrym. 

background image

Pomiar temperatury powietrza termometrem suchym polega na odczytaniu jej wartości, gdy bańka 

z rtęcią jest sucha. Natomiast w termometrze mokrym jego bańka owinięta jest zwilżonym muślinem. 

Temperaturę  powietrza  mierzoną  termometrem  suchym  nazywa  się temperaturą  suchą

a mierzoną termometrem mokrym — temperaturą mokrą

Temperaturę  „suchą”  i  „mokrą”  można  również  mierzyć  psychrometrem.  W  obudowie  tego 

przyrządu zabudowane są dwa termometry: jeden suchy i drugi mokry, mający bańkę z rtęcią owiniętą 
wilgotnym  muślinem.  Rysunek 4 przedstawia  psychrometr  z  nadmuchem,  zwany psychrometrem 
aspiracyjnym
.  Posiada  on  wentylator  napędzany  sprężyną,  którego  zadaniem  jest  wywołanie  ruchu 
powietrza  wokół  termometrów.  Wskutek  parowania  wody  zawartej  w  wilgotnym  muślinie,  termometr 
mokry wskazuje mniejszą temperaturę w porównaniu ze wskazaniem termometru suchego. Im większa 
jest  wilgotność  względna  powietrza,  tym  mniejsza  jest  różnica  wskazań  obu  termometrów.  Przy 
wilgotności  względnej  równej  100%  oba  termometry  wskazują  jednakową  temperaturę.  I  odwrotnie, 
im  bardziej  suche  jest  powietrze,  tym  bardziej  różnią  się  warunki  pomiaru  termometru  suchego 
i mokrego. 

Pomiar wilgotności powietrza 

W  kopalni  pod  ziemią  względną  wilgotność  powietrza  określa  się  za  pośrednictwem  termometru 

suchego i mokrego lub psychometru. 

 

Jeżeli temperaturę mierzy się termometrem suchym i mokrym, to wilgotność względną 
powietrza odczytuje się z odpowiedniej tablicy, na podstawie pomierzonej temperatury 
suchej i mokrej. 

 

Jeżeli  temperaturę  suchą  i  mokrą  mierzy  się  psychrometrem,  to  z  tablicy  lub 
nomogramu  dołączonego  do  danego  przyrządu  odczytuje  się  wilgotność  względną 
powietrza na podstawie pomierzonej temperatury suchej i mokrej, 

Wilgotność  względną  powietrza  można  mierzyć  także higrometrem.  Zasada  działania  higrometru 

opiera  się  na  zmianie  długości  włosia  naturalnego  lub  struny  z  tworzywa  sztucznego  pod  wpływem 
zmian wilgotności. Przyrządów tych nie używa się do pomiarów pod ziemią. 

Kontrola składu powietrza kopalnianego 

Kontrolę składu powietrza kopalnianego wykonuje się ją za pomocą: 

 

analizy chemicznej przeprowadzanej w laboratorium, 

 

specjalnych  przyrządów  do  wykrywania  i  pomiaru  gazów  występujących  w  powietrzu 
kopalnianym. 

Pomiar  może  być  przeprowadzany okresowo,  co  pewien  okres  czasu  lub  w sposób  ciągły,  gdzie 

wyniki pomiaru są przekazywane bezpośrednio do dyspozytorni kopalnianej. 

Analizy chemiczne laboratoryjne 

Metodę  tę  stosuje  się  przy  okresowej  kontroli  powietrza  kopalnianego.  Wymaga  pobrania  próbek 

powietrza kopalnianego, przesłania ich do laboratorium i wykonania tam analizy chemicznej. 

Próbki  powietrza  kopalnianego  pobiera  się  do  pipet  szklanych  wypełnionych  wodą.  Pipeta  ma 

pojemność 500 cm

3

 i zamknięta jest z obu stron kurkami szklanymi. 

background image

 

 

Rys. 5. Pipety do pobierania próbek powietrza 

a — szklana z kurkami zwykłymi,   b — z pompką gumową 

Pipetę  napełnia  się  wodą  destylowaną,  zakwaszoną  lekko  kwasem  solnym  lub  siarkowym. 

W miejscu  pobrania  próbki  otwiera  się  oba  kurki.  Woda  wylewa  się  i  pipeta  wypełnia  się  powietrzem 
kopalnianym (rys.5a). Następnie  zamyka  się  kurki  i  próbkę  odsyła  do  analizy.  Omówiony  sposób 
pobierania próbek powietrza nazywa się „sposobem mokrym” i jest powszechnie stosowany z uwagi na 
łatwość i prostotę. 

Nie  można  go  stosować  do  wykrywania  gazów  łatwo  rozpuszczających  się  w  wodzie,  takich  jak 

siarkowodór, dwutlenek siarki oraz tlenki azotu. Gazy te wykrywa się z próbek powietrza pobranych do 
pipet „sposobem  suchym”.  Badane  powietrze  wtłacza  się  do  pipety  za  pomocą  pompki  (rys.  5b). 
Powyższy sposób jest stosowany w kopalni rzadko,  gdyż nieczęsto zachodzi potrzeba wykrywania tych 
gazów. 

Do pipet pobiera się próbki powietrza: 

 

z czynnych wyrobisk, 

 

zza tam izolacyjnych lub pożarowych, 

 

z otworów badawczych. 

Próbki gazów spoza tam (pożarowych lub izolacyjnych) pobiera się w czasie zniżki barometrycznej 

gdyż  wówczas  istnieje  napór  gazów  na  tamę  i  po  otwarciu  rurki  znajdującej  się  w  tamie  wypływają 
przez nią gazy, które przemieściły się z głębi otamowanej przestrzeni w stronę tamy. 

Sposób pobierania próbek powietrza zza tamy polega na połączeniu rurki umieszczonej w tamie za 

pośrednictwem  węża  gumowego  z  pipetą.  Następnie  otwiera  się  zawór  umieszczony  w  rurce  tamy 
i spuszcza wodę z pipety. Po wypłynięciu wody zamyka się oba kurki pipety. 

Przyrządy do wykrywania i pomiaru gazów 

Natychmiastowe,  aczkolwiek  mniej  dokładne  wyniki  uzyskuje  się stosując  specjalne  przyrządy  do 

wykrywania i pomiaru gazów w powietrzu kopalnianym. 

Obecnie,  w  miarę  rozwoju  techniki,  w  kopalniach  stosuje  się  coraz  więcej  różnych  przyrządów 

stosowanych  do  wykrywania  i  pomiarów  gazów.  Jeszcze  niedawno  w  kopalniach  najpowszechniej 
stosowane  były  benzynowe  lampy  wskaźnikowe,  wykrywacze  mieszkowe  z  rurkami  wskaźnikowymi 
oraz  metanomierze  interferencyjne  i  elektroniczne.  W  tej  chwili  stosuje  się  kilka  typów  wykrywaczy 
elektronicznych różnych gazów. Metanomierze elektroniczne zostały wzbogacone o dodatkowe funkcje 
jak np. pamięć pomiarów. 

Benzynowa lampa wskaźnikowa 

Jest  najstarszym  przyrządem  do  kontroli  powietrza  kopalnianego.  Płomień  osłonięty  jest 

uszczelnionym szklanym cylindrem oraz dwoma siatkami metalowymi. 

background image

 

Rys. 6. Benzynowa lampa wskaźnikowa 

Lampą  tą  można  mierzyć  zawartość  tlenu,  dwutlenku  węgla  i  metanu  w  powietrzu.  Pomiar 

zawartości tlenu jest równocześnie pomiarem zawartości dwutlenku węgla. Kopcenie płomienia lampy 
lub  jego  zgaśnięcie  jest  ostrzeżeniem,  że  miejsce  to  należy  natychmiast  opuścić,  gdyż  atmosfera  ta 
zagraża  uduszeniem  z  braku  tlenu.  W  przypadku  obecności  metanu  w  badanym  powietrzu  jego 
zawartość mierzy się wysokością płomienia lampy. Przed niebezpieczeństwem zapalenia metanu przez 
płomień  lampy  chronią  dwa  kosze  siatkowe.  Temperatura  płomienia  lampy  „zatrzymuje”  się  na 
siatkach,  podgrzewa  je i  rozkłada  się  równomiernie na  całej ich  powierzchni. W ten  sposób  eliminuje 
się wysoką temperaturę od płomienia lampy, która mogłoby zapalić metan znajdujący się w badanym 
powietrzu. Sposób przeprowadzania pomiaru zawartości tlenu, dwutlenku węgla i metanu w powietrzu 
za  pomocą  lampy  benzynowej  oraz  zasady  jej  wykorzystania  w  miejscu  pracy  określa  szczegółowa 
instrukcja. 

Obecnie benzynowa lampa wskaźnikowa w polskim górnictwie jest wykorzystywana sporadycznie. 

Wykrywacz harmonijkowy 

Jest przyrządem służącym do przepompowania powietrza kopalnianego przez specjalną dla danego 

gazu rurkę wskaźnikową (rys. 7). 

 

background image

Rys.  7.  Wykrywacz  harmonijkowy  gazów  z  rurkami  wskaźnikowymi:  a)  przekrój  wykrywacza, 

b) rurka  wskaźnikowa  do  wykrywania  CO

2

,  c)  rurka  wskaźnikowa  do  wykrywania  CO,  d)  rurka 

wskaźnikowa do wykrywania H

2

S 

1 — pompka mieszkowa, 2 — mieszek, 3 — zawór, 4 — ścianka przednia, 5 — łańcuszek, 6 — 

sprężyny, 7 — oczko do odłamywania końców rurki wskaźnikowej, 8 — rurka wskaźnikowa. 

Jest to rurka szklana zatopiona z obu końców i wypełniona masą wskaźnikową zmieniającą barwę 

pod  działaniem  określonego  gazu.  Istnieją  rurki  wskaźnikowe  do  wykrywania  i  określania  zawartości 
tlenku  węgla,  dwutlenku  węgla,  siarkowodoru,  dwutlenku  siarki,  tlenków  azotu  (NO,  NO;),  wodoru, 
tlenu  oraz  węglowodorów  ciężkich.  W  celu  oznaczenia  zawartości  danego  gazu  w  powietrzu 
kopalnianym  obłamuje  się  oba  końce  rurki  wskaźnikowej  i  wkłada  się  ją  w  gniazdko  wykrywacza 
mieszkowego  zgodnie  z  kierunkiem  strzałki.  Ściskanie  mieszka  pompki  należy  wykonać  tyle  razy,  ile 
przewiduje instrukcja dołączona do danego rodzaju rurki wskaźnikowej. Nie wolno ściskać zbyt szybko 
mieszka  nie  czekając  na  całkowite  jego  rozprężenie,  gdyż  daje  to  fałszywy  pomiar.  W  zależności  od 
typu  zastosowanej  rurki  wskaźnikowej  i  zawartości  badanego  gazu  w  powietrzu  nastąpi  zabarwienie 
substancji  chemicznej  w  rurce.  Wielkość  zabarwienia  odwzorowana  na  skali  umieszczonej  na  rurce 
mówi nam o zawartości danego gazu w badanym powietrzu. 

Metanomierze 

Zasady  działania  metanomierzy  i  dokonywanie  nimi  pomiarów  zostaną  omówione  w  następnych 

rozdziałach. 

Inne przyrządy do wykrywania gazów 

Obecnie  na  kopalniach  pojawiają  się  przyrządy  do  wykrywania  gazów  różnych  typów  i  firm. 

Rysunek 8 przedstawia  fotografię  miernika wielogazowego M40  do  pomiaru  CO,  H

2

S,  O

2

 i  gazów 

wybuchowych  (eksplozymetr).  Małe  wymiary  i  odporność  na  trudne  warunki  górnicze  sprawują,  że 
przyrząd nadaje się, jako miernik osobisty. Posiada alarm wibrujący, akumulator litowo-jonowy, odczyt 
stężeń  maksymalnych,  duży  wyświetlacz  LCD  oraz  50-godzinną  rejestrację  danych.  Firma  Industrial 
Scientific producent M40 produkuje jeszcze inne mierniki znajdujące zastosowanie w górnictwie. 

 

Rys. 8. Przyrząd do pomiaru gazów M 40 

Innym urządzeniem o podobnym zastosowaniu jest miernik MICROPAC firmy Drager.  

background image

KLIMATYCZNE WARUNKI PRACY 

Wpływ klimatycznych warunków pracy na organizm ludzki 

Stworzenie koniecznych  klimatycznych  warunków  pracy ma  na  celu umożliwienie chłodzenia ciała 

ludzkiego w celu odprowadzania ciepła wywiązującego się w organizmie człowieka wskutek pracy. 

Podczas  pracy  organizm  ludzki  produkuje  zwiększoną  ilość  energii  cieplnej.  Temperatura  ciała 

ludzkiego  stopniowo  podwyższa  się  (nie  powinna  ona  przekroczyć  36,8

O

C).  Przy  dalszym  wzroście 

temperatury ciała ludzkiego pojawiają się bóle i zawroty głowy, szum w uszach, senność i apatia oraz 
wzrost  pobudliwości  i  uczucie  niepokoju  wewnętrznego.  Zachodzi  przegrzanie  organizmu  i  gdy 
temperatura ciała dojdzie do 39°C. może nastąpić śmierć z powodu udaru cieplnego. 

Przed przegrzaniem ciała ludzkiego chronią organizm ludzki dwa czynniki: 

 

chłodzenie ciała ludzkiego przez otaczające go powietrze, 

 

samoobrona  organizmu  ludzkiego,  polegająca  na  własnościach  fizykalnej  regulacji 
temperatury ciała w dostosowaniu do warunków zewnętrznych. 

Chłodzenie  ciała  ludzkiego  przez  otaczające  powietrze.  Wpływ  klimatycznych  warunków 

pracy na odprowadzanie ciepła z organizmu ludzi pracujących związany jest z: 

 

możliwością  oddawania  ciepła  przez  organizm do  powietrza  poprzez  konwekcję  i  poprzez 
parowanie  potu.  W  niskich  temperaturach  powietrza  do  odprowadzenia  ciepła  wystarcza 
konwekcja.  Gdy  temperatura  otoczenia  przekroczy  wartość 35°C,  oddawanie  ciepła  przez 
organizm  ludzki  za  pomocą  konwekcji  ustaje  i  może  zachodzić  tylko  przez  parowanie  potu. 
Parowanie  potu  zależy  od  wilgotności  względnej  powietrza.  Gdy  wilgotność  ta  wynosi  100%, 
wówczas w ogóle nie może zachodzić parowanie potu, gdyż powietrze jest nasycone i nie może 
przyjmować więcej wilgoci; 

 

własnościami  fizycznymi  powietrza to  jest  jego  temperaturą,  prędkością  przepływu  oraz 
wilgotnością względną. 

Samoobrona organizmu ludzkiego. Polega ona na tym, że organizm dysponuje pewną rezerwą 

buforową, gdyż temperatura połowy masy ciała ludzkiego jest średnio o 3÷4°C niższa od temperatury 
wewnętrznej,  wynoszącej  niecałe 37°C.  W  warunkach,  w  których  oddawanie  ciepła  przez  skórę  jest 
mniejsze  od  jego  wytwarzania  przez  organizm,  zostają  podgrzane  do  temperatury  wewnętrznej 
w pierwszej  kolejności  zewnętrzne  części  ciała.  W  ten  sposób  przez  zwiększenie  temperatury  skóry 
organizm  „rozkłada”  wytwarzane  ciepło  i  powoduje  reakcję  ułatwiającą  jego  wydzielanie.  Zostaje  to 
osiągnięte przez wzrost ukrwienia tych części ciała, z których następuje szczególnie duży odpływ ciepła 
(twarz, ręce, ramiona itp.). 

Elementy klimatu 

W dołowych warunkach górniczych na klimatyczne warunki pracy wpływają: 

 

własności fizyczne powietrza kopalnianego, określone jego temperaturą i wilgotnością, 

 

intensywność przewietrzania, wyrażona prędkością przepływu powietrza. 

Temperatura  powietrza  kopalnianego  zależy  od:  temperatury  powietrza  wpływającego  do 

kopalni oraz od czynników górniczo-technicznych to jest temperatury górotworu, temperatury pokładu 
(decydującą o nagrzewaniu  powietrza  od  węgla  urabianego  w  przodkach i transportowanego  drogami 
odstawy  na  powierzchnię),  przemiany  energii  w  maszynach,  procesów  utleniania  i  powietrza 
sprężonego. 

background image

Wilgotność powietrza kopalnianego 

Rozróżnia się wilgotność: 

 

bezwzględną F (g/m

3

) jako ilość pary wodnej w gramach na 1 m

3

 powietrza suchego, 

 

względną φ (%)  jako  stosunek  masy  pary  wodnej  znajdującej  się  w  powietrzu  do  masy 
pary, która w danej temperaturze nasyca powietrze. 

W  górnictwie  najważniejsza  jest  wilgotność  względna,  gdyż  decyduje  o  chłodzącym  działaniu 

powietrza na organizm ludzki. 

Wilgotność względna powietrza kopalnianego waha się w zależności od: 

 

temperatury powietrza kopalnianego, 

 

temperatury i wilgotności górotworu, 

 

zawodnienia kopalni (woda naturalna i podsadzkową), 

 

zawodnienia wyrobisk (rozlewanie się wody po spągu, nie uchwycenie wody w szybach itp.), 

 

intensywności przewietrzania. 

Prędkość przepływu powietrza w wyrobiskach kopalni, powinna być taka, aby: 

 

doprowadzona  do  miejsca  pracy  ludzi  ilość  powietrza  zapewniała  odpowiedni  jego  skład, 
temperaturę i wilgotność, określone przepisami górniczymi, 

 

w miejscu pracy wykorzystać chłodzące działanie prądu powietrza. 

Z  punktu  widzenia  chłodzącego  działania  powietrza,  już  prędkość  0,03  m/s  wpływa  na  wymianę 

ciepła pomiędzy organizmem ludzkim a powietrzem. 

Przepisy  górnicze  określają,  że  z  uwagi  na  obecność  ludzi  prędkość  powietrza  nie  powinna 

przekraczać: 

 

w ścianach i zabierkach 5 m/s, 

 

w wyrobiskach korytarzowych 8 m/s, 

 

w szybach 12 m/s. 

Komfort pracy 

Komfort pracy ocenia się za pomocą trzech parametrów powietrza kopalnianego: 

 

temperatury, 

 

wilgotności względnej, 

 

prędkości przepływu. 

Temperaturę  powietrza mierzy się bezpośrednio termometrem suchym i mokrym. Temperatura 

mierzona  termometrem  suchym  nie  może  przekraczać 28°C.  Gdy  wynosi  ona  28÷33°C,  wówczas 
należy skrócić czas pracy do 6 godzin. W temperaturze większej od 33°C może być wykonywana praca 
tylko w ramach akcji ratowniczej. 

Wilgotność względną powietrza kopalnianego określa się na podstawie pomiaru. 
W zależności od wilgotności względnej organizm ludzki odczuwa powietrze jako: 

 

bardzo suche, przy wilgotności względnej poniżej 40%, 

 

suche, przy wilgotności względnej 40-60%, 

 

normalne, przy wilgotności względnej 60-80%, 

 

wilgotne, przy wilgotności względnej 80-95%, 

 

bardzo wilgotne, przy wilgotności względnej powyżej 95%. 

Prędkość przepływu powietrza w istotny sposób decyduje o chłodzącym działaniu powietrza. 

background image

Chłodzące działanie przepływającego powietrza polega na odbieraniu ciepła z ciała ludzkiego 

i  zależy  od  wspólnego  oddziaływania:  temperatury,  wilgotności  i  prędkości  powietrza  kopalnianego. 
Intensywność  chłodzącego  działania  powietrza,  czyli  natężenie  chłodzenia  K,  jest  to  wielkość  strat 
ciepła z 1 cm

2

 powierzchni ciała ludzkiego w jednostce czasu (w 1 s). 

Jednostką  natężenia  chłodzenia  jest  1 katastopień (mcal/s  •  cm

2

),  który  określa  ilość  ciepła 

odbieraną z powierzchni 1 cm

2

 w 1 s przy temperaturze ciała ludzkiego 36,5°C. 

Intensywność  chłodzenia  można  zmierzyć  bezpośrednio  za  pomocą  katatermometru  lub  określić 

pośrednio  za  pomocą  nomogramu  na  podstawie  pomiaru  temperatury  mokrej  powietrza  i  prędkości 
jego przepływu. 

 

Rys. 9. Katatermometr 

Sposób  bezpośredni  polega  na  zmierzeniu  intensywności  chłodzenia  katatermometrem (rys.9)

którym mierzy się jednocześnie wszystkie czynniki wpływające na chłodzące działanie prądu powietrza, 
tzn. jego temperaturę, wilgotność i prędkość przepływu. 

Jest  to  termometr  alkoholowy  z  rurką  długości  około 20  cm,  zakończoną  z  obu  stron  bańkami 

(zbiorniczkami), na której zaznaczone są dwie kreski odpowiadające temperaturom 35 i 38°C, których 
średnia, wynosząca 36,5°C, odpowiada temperaturze ciała ludzkiego. 

Katatermometr  odgrzewa  się  w  termosie  z  gorącą  wodą  do  temperatury  50÷70  C  tak  długo,  aż 

górna  bańka  zostanie  wypełniona  alkoholem  do  1/3  swej  objętości.  Następnie  wyjmuje  się  przyrząd 
z termosu,  osusza  się  z  wody  i  zawiesza  w  pozycji  pionowej.  Podczas  ochładzania  katatermometru 
opada  słup  alkoholu  od  górnej  bańki  do  dolnej.  Za  pomocą  stopera  mierzy  się  czas  spadania  słupa 
alkoholu od temperatury 38°C do temperatury 35 C. Pomiar ten wykonuje się od 3 do 5 razy i oblicza 
się średnią arytmetyczną otrzymanych wyników. 

Natężenie  chłodzenia,  czyli  intensywność  chłodzącego  działania  prądu  powietrza,  oblicza  się  za 

pomocą wzoru 

   katastopnie (mcal/cm

2

 s) 

K — szukana liczba katastpni, wyrażająca natężenie chłodzenia, 

background image

10 

—  stała  katatermometru  wycechowana  dla  każdego  przyrządu,  a  oznaczająca,  ile  ciepła 

(milikalorii)  zostaje  odprowadzone  z  1  cm

2

 powierzchni  przyrządu  podczas  jego  ochładzania  od  38 

do 35°C, 

T —  czas  chłodzenia  (sekundy),  czyli  czas  opadania  słupa  alkoholu  od  38  do 35°C (średnia 

arytmetyczna pomiarów). 

Im wolniej opada słup alkoholu, czyli im dłuższy jest czas chłodzenia, tym słabsze jest chłodzące 

działanie prądu powietrza. 

Ponieważ  katatermometr  mokry  bardziej  odzwierciedla  spocone  ciało  ludzkie,  dlatego  pomiar 

należy przeprowadzać przyrządem mokrym, czyli przyrządem, który ma dolną bańkę zbiornika owiniętą 
mokrą szmatką lub muślinem. 

Sposób  pośredni  określania  intensywności  chłodzenia  polega  na  zmierzeniu  temperatury  mokrej 

powietrza  i  prędkości  jego  przepływu.  Znając  powyższe  wartości  określa  się katastopnie wilgotne 
z nomogramu (rys. 10). 

 

Na  osi  poziomej  znajdujemy  punkt  A,  którego  położenie  odpowiada  zmierzonej  prędkości 

przepływu  powietrza.  Na  osi  pionowej  znajduje  się  punkt  B,  wyznaczający  swym  położeniem 
pomierzoną temperaturę mokrą powietrza. Punkt K przecięcia się prostych prostopadłych wykreślonych 
z tych punktów wyznacza liczbę katastopni, określających intensywność chłodzenia w miejscu pomiaru. 

Sposoby poprawy warunków klimatycznych w kopalni 

Zagrożeniem klimatycznym nazywamy ujemny w wpływ temperatury i wilgotności powietrza na 

organizm ludzki. 

Zagrożenie klimatyczne w wyrobiskach dołowych i przodkach górniczych można zmniejszyć: 

 

za pomocą środków naturalnych, 

 

z zastosowaniem maszyn chłodniczych. 

Zwalczanie zagrożenia klimatycznego za pomocą środków naturalnych 

Zwalczanie  zagrożenia  klimatycznego  za  pomocą  środków  naturalnych  sprowadza  się  do 

regulowania następujących czynników: 

 

temperatury powietrza, 

background image

11 

 

wilgotności względnej powietrza, 

 

intensywnego przepływu powietrza w przodkach, w miejscu pracy ludzi. 

Temperatura powietrza 

Wysoka  temperatura  powietrza  kopalnianego  jest  wynikiem  jego  nagrzewania  przez  ociosy 

wyrobisk  górniczych.  Wysoka  temperatura  górotworu  jest  tak  intensywnym  źródłem  ciepła,  że 
wszystkie  inne  źródła  stanowią  tylko  niewielką  jej  część,  chociaż  nie  bez  znaczenia  jest  moc 
zainstalowanych urządzeń energomechanicznych. 

Obniżenie wysokiej temperatury powietrza kopalnianego środkami naturalnymi uzyskuje się przez: 

 

doprowadzenie  do  oddziałów  przygotowawczych  i  wybierkowych  dużej  ilości  świeżego 
powietrza 

 

kierowanie prądów świeżego powietrza wyrobiskami, w których temperatura górotworu jest 
najmniejsza; 

 

stosowanie krótkich dróg dopływu świeżego powietrza, 

 

prowadzenie  świeżego  powietrza  wyrobiskami  gdzie nie  odbywa  się  odstawa urobku;  duże 
powierzchnie  świeżo  urobionego  węgla  (jeszcze  nieochłodzonego),  powodują  jego 
podgrzanie (rys. 11), 

 

stosowanie przerw w urabianiu węgla w wyrobiskach wybierkowych; świeżo urobiony węgiel 
posiada  podwyższoną  temperaturę  górotworu  i  powoduje  nagrzanie  powietrza  w  miejscu 
jego urabiania i na trasie odstawy, 

 

racjonalną gospodarkę mocą urządzeń energomaszynowych. 

 

Rys.11.  Przewietrzanie ściany „na upad” w celu obniżenia temperatury (wentylacja homotropowa). 

Wilgotność powietrza 

Obniżenie  wilgotności  względnej  powietrza  świeżego  płynącego  do  przodków  górniczych uzyskuje 

się w następujący sposób: 

 

w szybach wdechowych należy wodę ściekającą ujmować w rynny, aby nie dopuścić do jej 
rozbryzgiwania się w szybie, 

 

w  wyrobiskach  cała  woda  powinna  być  skierowana  do  ścieku  -  nie  dopuszczamy  do 
zalewania spągu, 

background image

12 

 

chodniki wodne i osadnikowe należy przewietrzać odrębnym prądem powietrza i izolować je 
od prądów powietrza świeżego. 

Prędkość powietrza 

Duża  prędkość  przepływu  w  samych  przodkach  wyrobisk  ma  silne  działanie  chłodzące  prądu 

powietrza, co jest tym bardzie konieczne, im wyższa jest temperatura powietrza. 

Zwalczanie zagrożenia klimatycznego za pomocą urządzeń chłodzących 

W  przypadku,  gdy  mimo  zastosowania  środków  naturalnych  temperatura  w  wyrobiskach 

górniczych przekracza 28

0

C należy zastosować urządzenia chłodzące. 

Komplet urządzeń chłodzących stanowią (rys. 12): 

 

chłodnica powietrza, 

 

agregat chłodniczy, 

 

chłodnica wyparna wody, 

 

podwójne rurociągi 

 

Górnicze urządzenie chłodzące posiada następujące obiegi: 

 

pierwszy – obieg  parownika,  schłodzona  woda  z  agregatu  chłodniczego  jest  kierowana 
rurociągami  do  chłodnicy  powietrza  ulokowanej  w  wyrobisku  górniczym,  po  opuszczeniu 
chłodnicy powraca do agregatu. 

 

drugi – obieg skraplacza, woda ciepła ze skraplaczy agregatów chłodniczych jest kierowana 
rurociągami  do  chłodnic  wyparnych  wody,  skąd  po  ochłodzeniu  powraca  rurociągami  do 
skraplacza agregatu chłodniczego, 

 

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

 

background image

13 

Systemy klimatyzacji 

W celu ochłodzenia powietrza stosujemy system klimatyzacji: 

 

system klimatyzacji lokalnej 

 

system klimatyzacji grupowej 

 

system klimatyzacji centralnej 

Spośród wymienionych systemów najlepsze wyniki daje klimatyzacja centralna. 

Systemy klimatyzacji lokalnej 

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

powietrza  zabudowane  są w  wyrobisku  w  miejscu,  w  którym  chcemy  obniżyć temperaturę powietrza 
a chłodnica wyparna wody jest poza rejonem. Agregat chłodniczy z chłodnicą wyparną wody połączony 
jest podwójną nitką rurociągów. 

Wyznaczając 

lokalizację chłodnic 

wyparnych 

trzeba 

zapewnić w 

wyrobisku 

odpowiednią ilość powietrza  jak  i  jego  odpowiednią temperaturę.  Należy  liczyć się z  przyrostem 
temperatury  powietrza  w  wyrobisku  za  chłodnicą wyparną.  Nie  może  jednak,  ona  przekroczyć 33°C. 
Powietrze powinno być kierowane najkrótsza drogą do szybu wydechowego. Wentylacja lokalna może 
być stosowana do schłodzenia powietrza w ścianach lub w wyrobiskach korytarzowych. 

Do  schładzania  powietrza  w rejonie ścian urządzenia  chłodzące  ustawia  się w  chodnikach 

przyścianowych.  Od  chłodnic  powietrza  ciągniemy  lutniociągi  w  kierunku ściany,  z  możliwością 
wprowadzania ich do ściany. Można również chłodnice powietrza zabudować bezpośrednio w ścianie. 

Stosując  schładzanie  powietrza  w wyrobisku  korytarzowym inny  będzie  układ  urządzeń 

chłodzących  w  przypadku  stosowania  wentylacji  ssącej (rys.13),  a  inny  w  przypadku  wentylacji 
tłoczącej(rys.14). 

Stosując 

schładzanie 

powietrza 

przodku 

przewietrzanym 

wentylacją ssącą przed 

chłodnicą powietrza  dajemy  wentylator  lutniowy.  Zapewnia  on  przepływ  powietrza przez tą chłodnicę. 
Przy wentylacji ssącej powietrze płynie do przodka całym przekrojem wyrobiska. 

Część tego  powietrza  pobrana  przez  wentylator  pomocniczy  przepływa  przez  chłodnicę,  gdzie 

obniża  znacznie  swoją temperaturę i  ponownie  miesza  się z  powietrzem  płynącym  do  przodka, 
powodując spadek temperatury powietrza w wyrobisku. 

 

Rys.13. Przykład schłodzenia powietrza w wyrobisku z wentylacja ssącą 

background image

14 

 

Rys. 14. Przykład schłodzenia powietrza w wyrobisku z wentylacja tłoczącą 
  

Klimatyzacja grupowa 

W kopalniach o dużym zagrożeniu klimatycznym korzystne jest stosowanie klimatyzacji grupowej 

(poziomowej,  rejonowej),  polegającej  na  tym, że  na  poziomie  zabudowuje  się agregaty  chłodnicze 
o dużej mocy chłodniczej, natomiast chłodnice powietrza instalowane są w rejonach, gdzie prowadzone 
są roboty  górnicze.  Chłodnice  wyparne  wody  zabudowane  są w  wyrobisku,  którym  powietrze 
odprowadzamy bezpośrednio do szybu wydechowego. 

Klimatyzacja centralna 

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

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

Pyły szkodliwe w powietrzu kopalnianym 

W powietrzu kopalnianym mogą znajdować się pyły szkodliwe lub niebezpieczne dla zdrowia i życia 

ludzkiego. Są to bardzo drobne cząstki węgla i skał płonnych o średnicy od 0 do 1 mm powstałe przy 
urabianiu calizny oraz przy kruszeniu i transporcie urobku. 

Podział pyłów w zależności od działania na organizm ludzki 

Pyły, w zależności od działania na organizm ludzki, można podzielić na: 

 

Pyły  toksyczne. Pyły  związków  chemicznych,  które  mogą  być  rozpuszczalne  płynach 
ustrojowych i  powodować  przez to  zatrucia (np.  pyły związków  ołowiu, miedzi,  cynku, 
manganu, niklu itp.), 

 

Pyły  drażniące. Większość  pyłów  posiada  oddziaływanie  drażniące  na  zewnętrzne 
części ciała, spojówki oczu, błony śluzowe górnych dróg oddechowych, 

 

Pyły  alergiczne. Do pyłów o działaniu alergicznym (uczulającym) należą głównie pyły 
pochodzenia organicznego, np. pyły bawełny, wełny, lnu, drewna, pyłki kwiatowe itp., 

 

Pyły  rakotwórcze. Pyły  powodujące  powstanie  chorób  nowotworowych.  Należą  do 
nich: azbest, pyły drewna twardego buku i dębu, 

 

Pyły powodujące powstanie pylicy płuc 

background image

15 

Zagrożenie pylicą płuc 

Pyły zawarte w powietrzu, którym oddychamy w zależności od frakcji mogą mieć różne działanie: 

 

ziarna powyżej 30 µm zatrzymują się już w tchawicy, 

 

ziarna do 10 µm mogą przedostawać się aż do oskrzelików końcowych, 

 

ziarna do 3 µm osadzają się w lejkach oskrzelikowych, 

 

ziarna 1 µm osadzają się w pęcherzykach płucnych. 

Cząstki  pyłu  osadzone  w  górnych  drogach  oddechowych  są  wydalane  na  zewnątrz  układu 

oddechowego i nie powodują schorzeń, a cząstki zatrzymywane w pęcherzykach płucnych wydalane są 
powolnie  i  nie  dość  efektywnie  w  przypadku  dużej  ilości  pyłu.  Sam  proces  odkładania  się  pyłów  nie 
powoduje  zmian  czynnościowych,  jednak  niektóre  pyły  wywołują  w  płucach  reakcje  związane 
z tworzeniem 

się 

tkanki 

łącznej. 

Pyły 

te 

nazywamy fibrogennymi

Do 

pyłów 

silnie fibrogennych zaliczamy gównie wolną krystaliczną krzemionkę (SiO

2

), azbest, talk i w mniejszym 

stopniu  węgiel.  Za  wyjątkowo  szkodliwy  uważany  jest  ten  pył,  który  wywołuje  pylicę. 
Najpowszechniejszym  rodzajem  pylic  jest  krzemica.  Chorobę  tę  wywołuje  pył  zawierający  wolną 
krzemionkę  (SiO

2

).  Pył  krzemionki  rozpuszcza  się  w  płynach  biologicznych,  powoduje  zwłóknienie 

tkanki  płucnej.  Czysty  pył  węglowy,  nie  powoduje  zwłóknienia  tkanki  płucnej,  jednak  w  płucach 
powstają „złogi pyłu”, w wyniku czego zmniejsza się powierzchnia oddechowa płuc. 

Szkodliwe działanie pyłu zawierającego SiO

2

 na organizm ludzki zależy od: 

 

rodzaju pyłu, 

 

wielkości poszczególnych cząstek, 

 

kształtu cząstek (włókna, kształty ostre, obłe), 

 

stężenia pyłu w powietrzu, 

 

czasu ekspozycji, 

 

zawartości wolnej krystalicznej krzemionki, 

 

rozpuszczalności pyłu w cieczach ustrojowych, 

Powyższe  czynniki  służą  do  oceny  stopnia  zagrożenia  niebezpieczeństwa  spowodowanego  pyłem 

przedostającym do organizmu przez układ oddechowy. 

Pomiar stężenia pyłu 

Stężenie pyłu w powietrzu mierzy się metodą filtracyjną, określając ilość pyłu grawimetrycznie za 

pomocą  pyłomierza  Barbara  3A.  Metoda  filtracyjna  polega  na  przepuszczeniu  pewnej  ilości  powietrza 
przez  odpowiedni  filtr.  Pył  osadza  się  na  filtrze,  a  więc  znając  ilość  przepuszczonego  powietrza  oraz 
różnicę  masy  filtru  przed  pomiarem  i  po  dokonaniu  pomiarów  można  z  łatwością  wyliczyć  zawartość 
wagową  pyłu  w 1  m

3

 powietrza.  Próby  powietrza  pobiera  się  w  warunkach  typowych  dla  badanych 

stanowisk  i  typowego  procesu  produkcyjnego,  zapewniając  ich  reprezentatywność  dla  całego  dnia 
pracy lub dla wybranego krótszego okresu. 

Wyniki pomiarów stężenia pyłu na stanowisku pracy interpretuje się następująco: 

 

w  przypadku,  gdy  górna  granica  średniego  stężenia  nie  przekracza  wartości  NDS,  wtedy 
 dopuszczalne warunki pyłowe, 

 

ile  górna  granica  przedziału  ufności  dla  średniego  stężenia  jest  powyżej  wartości  NDS, 
wtedy są warunki pyłowe szkodliwe

background image

16 

Zgodnie  z  Rozporządzeniem MSWiAd z  dnia  14  czerwca  2002  r.  w  sprawie  zagrożeń  naturalnych 

w zakładach  górniczych,  w  zależności  od  stężenia  zapylenia  powietrza  ustała  się trzy  kategorie 
zagrożenia działaniem pyłów szkodliwych dla zdrowia

Do  kategorii A zagrożenia  pyłami  szkodliwymi  dla  zdrowia  zalicza  się  stanowiska  pracy 

w wyrobiskach,  gdzie  występują  stężenia  pyłu  o  wartościach  wymagających  stosowania  sprzętu 
filtrującego ochrony układu oddechowego P1 klasy ochronnej, ustalonej według Polskiej Normy. 

Do  kategorii B zagrożenia  pyłami  szkodliwymi  dla  zdrowia  zalicza  się  stanowiska  pracy 

w wyrobiskach,  gdzie  występują  stężenia  pyłu  o  wartościach  wymagających  stosowania  sprzętu 
filtrującego ochrony układu oddechowego P2 lub P3 klasy ochronnej, ustalonej według Polskiej Normy. 

Do  kategorii C zagrożenia  pyłami  szkodliwymi  dla  zdrowia  zalicza  się  stanowiska  pracy 

w wyrobiskach,  gdzie  stosowany  filtrujący  sprzęt  ochrony  układu  oddechowego P1,  P2 lub P3 klasy 
ochronnej, ustalonej według Polskiej Normy, nie zapewnia skutecznej ochrony pracowników. 

Ochrona przed pyłem 

Dla  ochrony  przed  pyłem  stosuje  się  różne  środki,  których  zadaniem  jest  ograniczenie  lub 

likwidacja emisji pyłu na stanowiskach pracy. Do najważniejszych należą: 

 

zmiana  procesu  technologicznego  pod  kątem  zmniejszenia  emisji  pyłu  na  stanowiskach 
pracy, 

 

nawilżanie pokładów węglowych, 

 

hermetyzacja procesu produkcyjnego, 

 

automatyzacja procesu produkcyjnego, 

 

stosowanie urządzeń odpylających, 

 

pozbawienie lotności pyłu przy pomocy wody i innych środków, 

 

stosowanie urządzeń wentylacyjnych, 

 

stosowanie ochron osobistych odpowiednio dobranych do danego stanowiska pracy. 

Prawidłowy  dobór  sprzętu  ochrony  dróg  oddechowych  powinien  być  poprzedzony  rozpoznaniem 

zagrożeń występujących na stanowisku pracy, polegającym na: 

 

identyfikacji wszystkich występujących czynników szkodliwych, 

 

pomiarze stężeń tych czynników, 

 

określeniu wartości najwyższych dopuszczalnych stężeń (NDS, NDSCh), 

 

określeniu ewentualnego niedoboru tlenu. 

W górnictwie stosujemy głównie półmaski filtrujące i filtry, które ze względu na zakres stosowania 

dzielą się na klasy: 

Sprzęt  filtrujący  oznaczony  symbolem  P1 jest przeznaczony do ochrony przed aerozolami ze 

stałą lub ciekła fazą rozproszoną  (pył, dym, mgła), o ile stężenie fazy rozproszonej tych aerozoli nie 
przekroczy 4×NDS. 

Sprzęt  filtrujący  oznaczony  symbolem  P2 jest przeznaczony do ochrony przed aerozolami ze 

stałą lub ciekła fazą rozproszoną  (pył, dym, mgła), o ile stężenie fazy rozproszonej tych aerozoli nie 
przekroczy 9×NDS.  

Sprzęt  filtrujący  oznaczony  symbolem  P3 jest przeznaczony do ochrony przed aerozolami ze 

stałą  i  ciekłą  fazą  rozproszoną  (pył,  dym,  mgła),  o  ile  stężenie  fazy  rozproszonej  tych  aerozoli  nie 
przekroczy 20×NDS.