Pobierz pełna wersję artykułu

Komentarze

Transkrypt

Pobierz pełna wersję artykułu
43
CUPRUM – Czasopismo Naukowo-Techniczne Górnictwa Rud
nr 2 (71) 2014, s. 43-55
___________________________________________________________________________
Profilaktyka zagrożenia siarkowodorem na przykładzie
oddziału G-63 w kopalni Polkowice-Sieroszowice
Sebastian Gola1), Krzysztof Soroko1), Władysław Turkiewicz2)
1)
2)
KGHM Polska Miedź S.A. O/ZG Polkowice-Sieroszowice,
KGHM CUPRUM sp. z o.o. – Centrum Badawczo-Rozwojowe, ul. Sikorskiego 2-8, 53-659 Wrocław,
e-mail: [email protected]
Streszczenie
Siarkowodór jest gazem bezbarwnym, o charakterystycznym zapachu zgniłych jaj, wyczuwalnym przy bardzo niewielkich stężeniach. W ostatnim okresie w kopalniach Polkowice-Sieroszowice oraz Rudna wystąpiły zjawiska emanacji siarkowodoru z górotworu, stwarzając
stan zagrożenia gazowego. Aby zapewnić bezpieczeństwo i ochronę zdrowia górników, kopalnie podjęły działania profilaktyczne, w celu ograniczenia lub eliminacji stanu zagrożenia
siarkowodorem. W artykule przedstawiono przedmiotowe działania, prowadzone w kopalni
Polkowice-Sieroszowice, na przykładzie oddziału G-63 oraz je scharakteryzowano. Skoncentrowano się na zagadnieniach rozpoznania zagrożenia gazami szkodliwymi dla zdrowia poprzez prognozę regionalną, lokalną i bieżącą. Przedstawiono metody ochrony załogi przed
szkodliwym działaniem siarkowodoru oraz działania wentylacyjne w tym zakresie, przy jednoczesnym omówieniu sposobu izolowania stref zagrożenia siarkowodorem.
Słowa kluczowe: bezpieczeństwo pracy w górnictwie, mikroklimat, środki ochrony osobistej
Prevention of hydrogen sulfide hazard on the example of G-63
division in Polkowice-Sieroszowice Mine
Abstract
Hydrogen sulfide is a colourless gas of a specific smell of rotten eggs, perceptible in very low
concentration. Recently in Polkowice-Sieroszowice and Rudna mines phenomena of hydrogen sulfide emanation from the rock mass has occurred, creating gas hazard. To ensure
safety conditions of work and protection of miners health, some prevention measures to
decrease or eliminate of this hazard were undertaken by the mines. In the paper prevention
measures undertaken in division G-63 of Polkowice-Sieroszowice mine are presented and
described. Authors focused on the issue of recognition of the hazard from harmful gases by
regional, local and current predictions. Also means of personal safety for the crew were presented. Actions in the field of ventilation with the ways of insulation from the danger zones
are discussed as well.
Key words: safety in mining, microclimate, means of personal safety
Wprowadzenie
Przy rozpatrywaniu zagadnienia występowania zagrożenia siarkowodorem jednym
z istotnych elementów profilaktyki jest właściwe rozpoznanie i zlokalizowanie miejsca występowania emanacji tego gazu z górotworu. Siarkowodór – nieorganiczny
związek chemiczny w warunkach normalnych jest gazem bezbarwnym, którego
44
S. Gola, K. Soroko, W. Turkiewicz, Profilaktyka zagrożenia siarkowodorem…
___________________________________________________________________________
charakterystyczny zapach zgniłych jaj jest wyczuwalny w bardzo niewielkich stęże3
niach, przy czym próg wyczuwalności w powietrzu wynosi od 0,0007 do 0,2 mg/m .
3
Powyżej 4 mg/m zapach jest odczuwany jako bardzo silny. Przy stężeniach przekraczających 300 mg/m3 staje się niewyczuwalny z powodu natychmiastowego porażenia nerwu węchowego [5].
W kopalni Polkowice-Sieroszowice emanacje siarkowodoru występują głównie
w oddziale górniczym G-63. Podwyższone stężenia tego gazu stwierdzane są lokalnie w wolnych przekrojach wyrobisk, znajdujących się przede wszystkim w strefach
przyzrobowych oraz w samej przestrzeni zrobowej. Identyfikowanymi źródłami siarkowodoru są mikro- i makroskopowe spękania odsłoniętych płaszczyzn skał stropowych oraz otwory zabudowanej obudowy kotwowej, poprzez które, w wyniku eksploatacyjnego odkształcenia i degradacji warstw stropowych, następuje uwalnianie
gazów ze spągowych warstw anhydrytowych, zalegających stosunkowo blisko nad
złożem, do wolnych przestrzeni wyrobisk [6].
Aktywna profilaktyka, w celu ograniczenia lub likwidacji zagrożenia występowania zwiększonych stężeń siarkowodoru, realizowana jest głównie poprzez działania
wentylacyjne, wyposażanie pracowników w stosowny sprzęt ochronny, odprowadzenie gazów szkodliwych specjalnie do tego celu przystosowanymi rurociągami
bądź wyizolowanymi wyrobiskami górniczymi bezpośrednio do szybów wydechowych.
1. Rozpoznanie zagrożenia gazami szkodliwymi dla zdrowia
Podstawą obecnie stosowanej profilaktyki gazowej oddziału górniczego G-63 kopalni Polkowice-Sieroszowice jest rozpoznanie geologiczne, prowadzone w oparciu
o „Wytyczne prognozowania, rozpoznania zagrożenia gazowego i możliwości wystąpienia zjawisk gazogeodynamicznych oraz prowadzenia robót udostępniających
i przygotowawczych w warunkach występowania tych zagrożeń w O/ZG Polkowice-Sieroszowice” oraz „Wytyczne rozpoznania zagrożenia gazowego i możliwości
wystąpienia zjawisk gazogeodynamicznych oraz prowadzenia robót udostępniających i przygotowawczych w warunkach występowania tych zagrożeń w zakładach
górniczych KGHM Polska Miedź S.A.” wraz z załącznikami [6].
Wymienione wytyczne określają sposób prowadzenia rozpoznania zagrożenia
gazowego poprzez wykonywanie prognoz: regionalnej, lokalnej i bieżącej oraz definiują, w oparciu o wymienione prognozy, zasady prowadzenia robót wiertniczych
i prowadzenia robót górniczych w warunkach możliwości wystąpienia zagrożenia
gazowego.
Prognoza regionalna – wykonywana jest w oparciu o analizę map strukturalno-tektonicznych stropu piaskowca, strukturalnych stropu serii węglanowej, miąższości
serii węglanowej, strukturalnej spągu soli oraz z wykorzystaniem danych z otworów
wiertniczych, odwierconych z powierzchni i z długich otworów wiertniczych wierconych z poziomu wyrobisk. W przypadku stwierdzenia występowania struktur geologicznych, w których mogą być zgromadzone gazy, lub w razie stwierdzenia objawów
gazowych w próbach z degazacji rdzeni, w próbach powietrza pobranych z otworu
lub z wolnego przekroju wyrobiska sporządzana jest prognoza lokalna.
Prognoza lokalna – wykonywana jest na bazie rozpoznania regionalnego. Po
analizie przesłanek geologicznych prowadzone jest z wyrobisk górniczych rozpoznanie otworami wiertniczymi potencjalnych miejsc występowania zagrożenia gazo-
45
S. Gola, K. Soroko, W. Turkiewicz, Profilaktyka zagrożenia siarkowodorem…
__________________________________________________________________________
wego. W przypadku stwierdzenia objawów gazowych o wartości 0,5 dopuszczalnych
sporządzana jest prognoza bieżąca.
Prognoza bieżąca – po sporządzeniu prognozy lokalnej, w efekcie której stwierdzono występowanie zagrożenia gazowego, wykonywana jest geologiczna prognoza bieżąca. Na jej podstawie oraz w przypadku przekroczenia wartości dopuszczalnych stężeń gazów kopalniany zespół opiniodawczy do spraw rozpoznawania
i zwalczania zagrożenia gazowego i zagrożenia wyrzutami gazów i skał określa
szczegółowe zasady wykonywania robót górniczych w warunkach stwierdzonego
zagrożenia gazowego.
Na podstawie dotychczasowych doświadczeń oraz wyników prowadzonych badań opracowano dwie koncepcje występowania głównych źródeł pierwotnej akumulacji gazów szkodliwych, w tym siarkowodoru w złożach rud miedzi [4], a mianowicie:
 pierwsza koncepcja wiąże obserwowane wypływy siarkowodoru w wyrobiskach przestrzeni zrobowej z warstwami stropowymi anhydrytu dolnego, zalegającymi w bliskiej odległości od stropu łupka miedzionośnego, przy czym
wydzielanie siarkowodoru do zrobów może występować lokalnie, najprawdopodobniej bezpośrednio za linią frontu eksploatacyjnego. Dotychczasowe
obserwacje wskazują, że objawy występowania siarkowodoru w anhydrytach związane są zazwyczaj z anhydrytami smugowanymi, soczewkowatymi
i gruzłowatymi, a kolektorem siarkowodoru są przede wszystkim fragmenty
bogate w substancję węglanowo-ilastą i bitumiczną. Siarkowodór w anhydrytach jest zaokludowany, jego zawartość jest zmienna i tylko w pojedynczych próbkach podwyższona, nie wykazując związku z innymi gazami, jak
również z porowatością;
 druga koncepcja natomiast główne źródło akumulacji i dopływu siarkowodoru upatruje w warstwach dolomitu głównego. W koncepcji tej założono, że
dolomit główny jako warstwa o dobrych parametrach zbiornikowych może
kumulować znaczne ilości gazu, w tym siarkowodoru, o stosunkowo wysokich ciśnieniach złożowych, a przez to stanowi szczególne zagrożenie znaczącymi emanacjami tego gazu w sprzyjających warunkach górniczo-geologicznych, co jest obserwowane w rejonach zrobów poeksploatacyjnych. Wydaje się, że takiego potencjału nie mają warstwy anhydrytów. Koncepcja ta wymaga sprawdzenia i dalszych badań, dlatego na obecnym etapie nie jest możliwe nawet wstępne wyznaczenie miejsc akumulacji siarkowodoru w dolomicie głównym.
Warunkiem zaistnienia dopływu siarkowodoru z warstw dolomitu głównego jest powstanie spękań ponad dokonaną eksploatacją górniczą, sięgających spągu tej warstwy. W dotychczasowych pracach wysokość strefy spękań określana jest w dość
szerokim przedziale, tj. 8-9 wysokości wyrobisk eksploatacyjnych do ok. 200 m.
Należy przy tym zauważyć, że w zasięgu wpływów eksploatacji zawałowej ponad
strefą widocznych spękań może występować sieć mikrospękań, stanowiących drogi
migracji dla gazu.
Dla wstępnej oceny możliwości migracji siarkowodoru z wyżej zalegających
warstw dolomitu głównego obszary określono na podstawie map izolinii między spągiem dolomitu głównego a spągiem wapienia cechsztyńskiego (w uproszczeniu
strop wyrobisk poeksploatacyjnych), jako potencjalnie zagrożone objęciem drenażem warstw dolomitu głównego. Na podstawie powyższego określono obszary potencjalnie zagrożone znacznymi emanacjami siarkowodoru w rejonach zrobów poeksploatacyjnych. Obszary te występują w północnej części złóż: Sieroszowice
46
S. Gola, K. Soroko, W. Turkiewicz, Profilaktyka zagrożenia siarkowodorem…
___________________________________________________________________________
i Rudna. W obrębie złoża Głogów Głęboki – Przemysłowy odległość pomiędzy spągiem dolomitu głównego a spągiem wapienia cechsztyńskiego znacznie wzrasta, co
zmniejsza ryzyko zagrożenia siarkowodorem ze strony dolomitu głównego.
Przedstawioną powyżej ocenę zagrożenia siarkowodorem, opartą na hipotezie
występowania głównego źródła dopływu siarkowodoru z warstw dolomitu głównego,
należy traktować z dużą ostrożnością, a jej założenia wymagają dalszych badań
i weryfikacji. Należy pamiętać, że sposób kierowania stropem z ugięciem, stosowany podczas eksploatacji w kopalniach rud miedzi, w znaczący sposób zmniejsza
destrukcję warstw stropowych, jak to ma miejsce podczas prowadzenia eksploatacji
z zawałem stropu [1].
Dla robót górniczych prowadzonych w oddziale G-63 geologiczne rozpoznanie
zagrożenia gazowego prowadzi się poprzez:
 wykonywanie otworu lub otworów wyprzedzających kierunkowych lub skośnych na odległość od 150 m do 250 m przed frontami eksploatacyjnymi;
 wykonywanie w odległości od 150 m do 250 m od otworu odwierconego
z powierzchni, w którym stwierdzone były objawy gazowe, otworu lub otworów w jego kierunku, w celu rozpoznania ewentualnego zagrożenia gazowego w poziomie wyrobisk górniczych;
 rozpoznawanie właściwości petrofizycznych skał za pomocą otworów pionowych do spągu soli w siatce 500 m x 500 m;
 realizację wierceń z wyrobisk przygotowawczych, zgodnie z geologiczną
prognozą regionalną i lokalną zagrożenia gazowego.
Aktualnie rozpoznawanie zagrożenia gazowego oraz podejmowane działania
profilaktyczne prowadzone są również na podstawie wniosków zawartych w pracy
[3], z których najważniejsze dla oddziału G-63 to:
a) występowanie gazów w obrębie złóż rud miedzi południowej części monokliny
przedsudeckiej stwierdzane jest we wszystkich formacjach skalnych znajdujących się w bezpośrednim zasięgu robót górniczych, to jest utworach czerwonego spągowca (P1), wapienia cechsztyńskiego (Ca1), anhydrytów (A1di A1g)
oraz soli kamiennej (Na1), a także w zalegającym powyżej dolomicie głównym
(Ca2);
b) poszczególne serie skalne występujące w otoczeniu złóż rud miedzi, to jest
piaskowce czerwonego spągowca (P1) występujące w spągu złoża oraz
występujące w części stropowej kolejno: serie skał węglanowych wapienia
podstawowego (Ca1), anhydryty, dolny i górny (A1d i A1g), a także sól (Na1),
mogą stanowić lokalnie odrębne strefy akumulacji gazów;
c) w utworach czerwonego spągowca (P1) i wapienia cechsztyńskiego (Ca1),
potencjalne akumulacje, związane głównie z pułapkami typu strukturalnego,
należy wiązać ze:
 strefami tektoniki o różnym stopniu rozwoju, w tym z uskokami oraz deformacjami o charakterze fleksur i antyklin, a także towarzyszącymi im lokalnymi strefami spękań,
 strefami występowania elewacji w stropie piaskowców czerwonego spągowca, wykazujących podwyższone parametry kolektorskie,
 budową i rozkładem miąższości skał węglanowych (Ca1), a zwłaszcza strefą niskich miąższości skał węglanowych, oszacowaną na poziomie poniżej
25 m, związaną z facją przedbarierową,
 strefami brachyantyklinalnymi skał węglanowych,
47
S. Gola, K. Soroko, W. Turkiewicz, Profilaktyka zagrożenia siarkowodorem…
__________________________________________________________________________
 lokalnymi strefami porowo-szczelinowymi, występującymi w różnych poziomach skał węglanowych, zwłaszcza w sąsiedztwie kontaktu z anhydrytami
(potwierdzona w większości przypadków obecność gazu miała miejsce
w odległości 2-4 m od spągu anhydrytów),
 strefą występowania soli kamiennej (Na1), stanowiącej wraz z anhydrytami
– poziom izolujący;
d) nagromadzenia siarkowodoru obserwowane są przede wszystkim w zrobach
poeksploatacyjnych, to jest w rejonach stosowania komorowo-filarowego systemu eksploatacji z ugięciem stropu. System ten stosowany w oddziale G-63,
w którym stwierdzono największe emanacje siarkowodoru, powoduje powstawanie spękań skał stropowych w fazie likwidacji przestrzeni wybranej. Spękania
te mogą stanowić drogi emanacji siarkowodoru z nadległych skał stropowych do
stref likwidowanych wyrobisk;
e) ze względu na powszechność występowania siarkowodoru należy się liczyć
z jego emanacjami z różnych warstw równocześnie, szczególnie przy rozległych
wpływach eksploatacji górniczej.
Dotychczas wykonane w oddziale G-63 roboty wiertnicze, prace geologiczne
oraz badania laboratoryjne, stwierdzają występowanie stref w górotworze o podwyższonym nasyceniu gazami szkodliwymi (głównie siarkowodorem), pochodzenia naturalnego. Strefy te występują bezpośrednio nad pokładem złoża rud miedzi, na
kontakcie skał węglanowych i spągu anhydrytu dolnego. W otworach wyprzedzających kierunkowych, wykonywanych przed frontem eksploatacyjnym, nie stwierdza
się występowania gazów. W otworach przewiercających skały warstw stropowych
stwierdza się jedynie pulsacyjne laminarne wypływy gazów, przechodzące w krótkim
czasie w emanacje gazowe, których ilość jest trudno mierzalna, ponieważ szybko
zanikają.
1.1. Ochrona załogi przed szkodliwymi działaniem siarkowodoru
Zgodnie z zarządzeniem kierownika ruchu Zakładu Górniczego O/ZG „Polkowice-Sieroszowice” w sprawie: rozpoznawania i postępowania w przypadku wystąpienia
zagrożenia gazowego i potencjalnych zjawisk gazogeodynamicznych, każdy pracownik, wykonujący roboty górnicze oraz osoba przebywająca w oddziale górniczym
G-63, ma bezwzględny obowiązek używania przeciwgazowych środków ochrony
indywidualnej [7].
Podstawową ochronę w tym zakresie stanowi półmaska przeciwgazowa z filtropochłaniaczem wraz z goglami ochronnymi. Obecnie stosowane są trzy typy półmasek przeciwgazowych (rys. 1), a mianowicie:
 półmaska z dwoma elementami oczyszczającymi serii 6000 firmy 3M,
 półmaski dwufiltrowe typu X-plore 3300 i X-plore 3500 firmy Dräger,
 półmaska jednofiltrowa serii SR z pochłaniaczem SR 315, firmy Sundstrőm.
Wszystkie stosowane typy półmasek przeciwgazowych spełniają podstawowe
wymogi bezpieczeństwa, określone w Dyrektywie Europejskiej 89/686/EWG, oraz
zalecenia normy EN 14387:2004. Na podstawie przytoczonej normy filtropochłaniacze zastosowane w wymienionych półmaskach chronią przed występowaniem zarówno zagrożenia gazami pojedynczymi, jak i przy występowaniu mieszanin oraz
spełniają jednoczesną ochronę typu A, B i E, co przedstawiono w tabeli 1.
48
S. Gola, K. Soroko, W. Turkiewicz, Profilaktyka zagrożenia siarkowodorem…
___________________________________________________________________________
a)
b)
firmy 3M
firmy Dräger
c)
firmy Sundstrőm
Rys.1. Półmaski z filtropochłaniaczami
Tabela 1. Oznaczenia typu filtropochłaniacza
Typ filtra
Kolor
Rodzaj zanieczyszczeń
A
Brązowy
gazy i opary pochodzenia organicznego o temperaturze
wrzenia > 65 C
B
Szary
nieorganiczne gazy i opary (np. chlor, siarkowodór, cyjanowodór) z wyjątkiem tlenku węgla
E
Żółty
kwaśne gazy i opary (np. dwutlenek siarki, fluorowodór,
chlorowodór)
Zapewnienie bezpieczeństwa pracownikom używającym półmasek polega również na określeniu czasu ochronnego działania filtropochłaniaczy. Jednakże ze
względu na fakt, że praktycznie jest to trudne do określenia, gdyż czas ten zależy
głównie od pojemności sorpcyjnej, wentylacji minutowej płuc, stężenia czynnika
szkodliwego, temperatury powietrza i wilgotności powietrza, przyjmuje się, że bezpieczne używanie tych środków ochrony jest możliwe do powstania tzw. czasu
przebicia filtropochłaniacza, za który uważa się moment pojawienia smaku, zapachu
lub podrażnienia. Według specyfikacji technicznych jedynie w przypadku pochłaniacza SR 315 ABE1 firmy Sundstrőm określono czas efektywnego działania, który dla
stężenia 1000 ppm siarkowodoru, wynosi odpowiednio:
 > 60 min, przy ciśnieniu 50 Pa i przepływie 30 l/min,
 ≥ 40 min, przy ciśnieniu ≤ 100 Pa i tym samym przepływie 30 l/min.
Przyjmuje się również, że stosowane półmaski przeciwgazowe z filtropochłaniaczami nie spełniają swojej funkcji w przypadku:
1. uszkodzenia któregokolwiek z elementów,
2. spadku lub zatrzymania przepływu powietrza do części twarzowej,
3. utrudnionego oddychania lub wzrostu oporów oddychania,
4. występowania zawrotów głowy lub innych dolegliwości.
Z wymienionymi półmaskami przeciwgazowymi stosowane są gogle:

serii 2890, firmy 3M,

serii X-pect 8500, firmy Dräger.
Mając na względzie poprawę warunków pracy załogi przy stosowaniu środków
ochrony osobistej, wprowadzono również przeciwgazowe maski pełnotwarzowe,
typu SR200 firmy Sundstrőm (rys. 2a) i typu X-plore 6000 firmy Dräger (rys. 2b),
które są maskami z jednym filtrem przednim, oraz typu X-plore 5500 (rys. 2c), która
jest maską dwufiltrową, również firmy Dräger.
49
S. Gola, K. Soroko, W. Turkiewicz, Profilaktyka zagrożenia siarkowodorem…
__________________________________________________________________________
a) firmy Sundstrőm
b) firmy Dräger
c) firmy Dräger
Rys. 2. Przeciwgazowe maski pełnotwarzowe
Wraz ze stosowaniem wymienionych środków ochrony indywidualnej, każdy pracownik przebywający w zagrożonym rejonie powinien bezwzględnie mieć indywidualny przyrząd do pomiaru stężeń siarkowodoru. W związku z powyższym, wszyscy
pracownicy oddziału G-63 zostali wyposażeni w elektroniczne analizatory typu PAC
5500 firmy Dräger, natomiast osoby dozoru górniczego i służby oddziałów pomocniczych wyposażono w przyrządy wielogazowe typu X-am 5000.
Wymienione powyżej działania mają przede wszystkim na celu zapewnienie
bezpieczeństwa załogi pracującej w zagrożonym rejonie, a dodatkowo prowadzenie
ciągłego monitoringu występujących stężeń siarkowodoru. Niezależnie od ustawionych na przyrządach progów alarmowych każdy pracownik, po stwierdzeniu stężenia 7 ppm, ma obowiązek bezwarunkowego wycofania się z miejsca wystąpienia
zagrożenia w miejsce bezpieczne.
W celu wyeliminowania wpływu zagrożenia gazowego na pracowników oddziału
zlokalizowane źródła emanacji siarkowodoru pokrywa się chemicznym środkiem
doszczelniającym typu TEKFLEX (fot. 1) oraz wypełnia pianą typu GEOFIX (fot. 2).
a) doszczelnienie powierzchni stropu
b) doszczelnienie tamy wentylacyjnej
Fot. 1. Zastosowanie środka doszczelniającego tupu TEKFLEX
50
S. Gola, K. Soroko, W. Turkiewicz, Profilaktyka zagrożenia siarkowodorem…
___________________________________________________________________________
a) doszczelnienie otworów kotwowych
b) doszczelnienie spękań górotworu
Fot. 2. Zastosowanie środka doszczelniającego tupu GEOFIX
Ze względu na dotychczasowe obserwacje emanacji gazów w podziemnych wyrobiskach górniczych stosowana profilaktyka zapewnia bezpieczeństwo dołowej
załogi górniczej. Jednakże na bieżąco poszukuje się również sposobów, metod
i środków ochrony załogi, eliminując szkodliwe związki chemiczne, występujące
w atmosferze kopalnianej.
W zakresie podjętych działań ochrony pracowników zatrudnionych w oddziale
G-63, w którym występuje zagrożenie gazowe, systematycznie przeprowadza się
cykl dodatkowych badań medycznych, w aspekcie oddziaływania siarkowodoru na
organizm ludzki. Badania medyczne pracowników odbywają się zarówno w punkcie
pielęgniarskim na szybie rejonu SG, bezpośrednio po ich wyjeździe na powierzchnię, jak i we wskazanych jednostkach medycznych, wyposażonych w specjalistyczne laboratoria. Wyniki opracowanych raportów z przeprowadzonych badań nie
wskazują na negatywny wpływ warunków składu atmosfery na zdrowie pracowników.
2. Wentylacyjne aspekty ograniczenia zagrożenia siarkowodorem
Obecnie oddział górniczy G-63 prowadzi roboty wydobywcze w dwóch piętrach,
a mianowicie w piętrze F1W i F2W (rys. 5).
Do przewietrzenia robót górniczych, prowadzonych na froncie eksploatacyjnym
piętra F1W, powietrze doprowadzane jest od szybu wdechowego SG-1 z podszybia
poziomu 1027 m. W dalszej kolejności transportowane jest chodnikami wentylacyjnymi 1 i 2, następnie chodnikami dojazdowymi 1 i 2 do chodników wentylacyjnych
F-2 i F-3, skąd ostatecznie na przycaliznowy pas frontu eksploatacyjnego. Wydatek
dostarczanego powietrza wynosi 3600 m3/min. Dodatkowa ilość powietrza, o wydatku 1200 m3/min, transportowana jest od chodników dojazdowych 1 i 2 do upadowej
F-99, skąd komorami K-30–K-32 również transportowana jest do pasów przycaliznowych.
Po przewietrzeniu frontu powietrze odprowadzane jest wzdłuż zrobów komorami
K-51 i K-52 do upadowych F-3a i F-3b, którymi transportowane jest bezpośrednio do
szybu wydechowego SG-2.
51
S. Gola, K. Soroko, W. Turkiewicz, Profilaktyka zagrożenia siarkowodorem…
__________________________________________________________________________
Rys. 3. Wycinek mapy w naniesionym rozpływem powietrza
Powietrze dolotowe do piętra F2W oddziału G-63 (rys. 5) dostarczane jest od
szybu SG-1 z poziomu 1050 m, następnie upadowymi F-5–F-7 i chodnikiem
T-357W/1 oraz pochylnią F-357/3 bezpośrednio na front eksploatacyjny. Wydatek
powietrza, dopływający ww. wymienionymi wyrobiskami, wynosi około 5400 m3/min.
Dodatkowo, do frontu eksploatacyjnego powietrze o wydatku około 600 m3/min dostarczane jest upadową F-5, następnie komorą K-27 i chodnikiem T-336.
Powietrze wylotowe odprowadzane jest komorą K-8, komorami K-51 i K-52, należącymi do piętra F1W oddziału G-63, dalej upadowymi F-3a i F-3b do lunety wentylacyjnej, którą płynie bezpośrednio do szybu wentylacyjnego SG-2.
52
S. Gola, K. Soroko, W. Turkiewicz, Profilaktyka zagrożenia siarkowodorem…
___________________________________________________________________________
Obecny sposób przewietrzania pięter F1W i F2W zapewnia stabilność niezależnego prądu powietrza. Jednym z kryteriów, świadczących o stabilności prądu powietrza dostarczanego do rejonu wentylacyjnego, jest określenie jego mocy [2]:
=
∙ ̇
(1)
gdzie:
– dyssypacja mocy użytecznej w bocznicy sieci wentylacyjnej, W,
7
– opór aerodynamiczny tejże bocznicy, (kg)/(m ),
̇ – strumień objętości powietrza, m3/s.
Przy czym przyjmuje się, że gdy:
a) Nfu ≥ 6000 W
b) 1200 W  Nfu < 6000 W
c) 240 W Nfu < 1200 W
d) 50 W  Nfu < 240 W
e) 0W  Nfu < 50 W
– prąd powietrza bardzo mocny,
– prąd powietrza mocny,
– prąd powietrza średni,
– prąd powietrza słaby,
– prąd powietrza bardzo słaby.
Dla oceny stabilności prądu powietrza doprowadzonego do jednego z pięter oddziału G-63, tj. piętra F2W, przeprowadzono pomiary kwartalne wydatku powietrza
wlotowego. Na podstawie uzyskanych wyników określono moce prądu powietrza
wlotowego, które zestawiono w tabeli 2.
Tabela 2. Zestawienie wydatków powietrza oraz mocy prądu powietrza dla piętra F2W
Strumień powietrza
Lp.
Data pomiaru
̇
3
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
I kwartał 2012 r.
II kwartał 2012 r.
III kwartał 2012 r.
IV kwartał 2012 r.
I kwartał 2013 r.
II kwartał 2013 r.
III kwartał 2013 r.
IV kwartał 2013 r.
I kwartał 2014 r.
m /s
63,4
64,8
66,4
65,6
90,4
89,8
88,0
87,0
90,1
Moc prądu
W
2548
2720
2927
2823
7387
7241
6812
6582
7312
Mocny
Mocny
Mocny
Mocny
Bardzo mocny
Bardzo mocny
Bardzo mocny
Bardzo mocny
Bardzo mocny
W celu zapewnienia bezpieczeństwa załodze górniczej, w aspekcie stabilności
kierunku przepływu powietrza, w wyrobiskach zagrożonych możliwością wystąpienia
gazów szkodliwych doprowadzane wydatki powietrza powinny być zakwalifikowane
jako prądy bardzo mocne, mocne i średnie. Wydatki powietrza doprowadzanego do
oddziału G-63 zapewniają zakwalifikowanie prądów powietrza jako bardzo mocne
i mocne. Dodatkowo można zapewnić stabilność kierunku przepływu powietrza
przez odpowiednie działania wentylacyjne (np. zamknięcie tam odpowiednio zlokalizowanych w wyrobiskach), w wyniku czego wydatek doprowadzanego powietrza
można zwiększyć o około 1500 m3/min na każde z pięter oddziału G-63.
Kopalnia na przełomie I/II kwartału 2013 r. zmieniła sposób dostarczania powietrza na front eksploatacyjny piętra F2W. Zamiast dotychczasowego przewietrzania
53
S. Gola, K. Soroko, W. Turkiewicz, Profilaktyka zagrożenia siarkowodorem…
__________________________________________________________________________
od upadowej F-5, poprzez K-8 (wzdłuż otamowanych zrobów, gdzie następowały
straty powietrza), wykonano bezpośrednie zbicia do frontu eksploatacyjnego
z chodnika T-357W/1. Taki system przewietrzania spowodował zwiększenie wydatku powietrza o 50% w stosunku do roku 2012 r. i zapewnienie mocy prądu jako bardzo mocny, zapewniającego stabilność przepływu w przypadku zaburzeń, spowodowanych np. pożarem lub wstrząsem górotworu z emanacjami gazowymi.
3. Wyznaczanie i izolowanie stref zagrożenia w rejonie oddziału G-63
Emanacje gazowe, stwierdzane w oddziale G-63, występują przede wszystkim
z odsłoniętych płaszczyzn stropu, z otworów zabudowanej obudowy kotwowej czy
niewielkich spękań warstw stropowych i ociosowych w strefach zrobowych. Nie
stwierdza się obecności stężeń siarkowodoru w strefach przycaliznowych, tj. bezpośrednio w przodkach eksploatacyjnych, przy prowadzeniu robót górniczych. Jednakże stężenia siarkowodoru na pasie przycaliznowym mogą zaistnieć po wystąpieniu
wstrząsów wysokoenergetycznych.
Analizę i wyznaczanie stref niebezpiecznych przeprowadza się na podstawie dotychczasowych doświadczeń, związanych z występowaniem objawów gazowych,
przy uwzględnieniu stosowanego systemu eksploatacji, a głównie postępu frontu
i sposobu likwidacji przestrzeni wybranej oraz sposobu przewietrzania. Dozór górniczy oddziału oznakowuje wyznaczone strefy żółtymi tablicami z napisem: „Uwaga!
Możliwość wystąpienia zwiększonych zawartości gazów szkodliwych”. Pracownicy
przebywający w takich strefach muszą mieć świadomość możliwości nagłego wystąpienia emanacji gazowych, które mogą spowodować wystąpienie stężenia siarkowodoru o wartościach przekraczających dopuszczalne.
Ze względu na dotychczasowe obserwacje emanacji gazów w podziemnych wyrobiskach górniczych, tj. ich miejsca, przebiegu i częstotliwości występowania, stosowana jest profilaktyka, zapewniająca bezpieczeństwo dołowej załogi górniczej
głównie poprzez szczelne tamowanie przestrzeni, z której stwierdzono emanacje,
przy jednoczesnym zastosowaniu środków chemicznych do uszczelniania tam
i izolowania górotworu.
Z wyizolowanych w ten sposób przestrzeni, w sposób całkowicie kontrolowany,
np. z wykorzystaniem rurociągów czy specjalnie przygotowanych „tuneli wentylacyjnych”, można odprowadzić gaz bezpośrednio do szybu wydechowego. Izolowanie
stref stwierdzonych emanacji gazowych wykonuje się przy założeniach:
 niedopuszczenia do przekroczeń dopuszczalnych zawartości siarkowodoru
w powietrzu kopalnianym powyżej 7 ppm w miejscu pracy zatrudnionej załogi;
 prowadzenia takiego sposobu przewietrzania, aby odsunąć przepływ gazów
zrobowych z siarkowodorem od frontu eksploatacyjnego w kierunku wyrobisk wentylacyjnych, w których nie prowadzi się ruchu załogi;
 prowadzenia regulacji rozpływów powietrza w rejonie eksploatacyjnym, tak
by wymusić wymagany kierunek przepływu powietrza wraz z wydzielającym
się siarkowodorem przez zroby poeksploatacyjne;
 projektowania takiego sposobu przewietrzania rejonów zagrożonych siarkowodorem, aby zminimalizować długość drogi odprowadzenia zużytego
powietrza z rejonów zagrożonych siarkowodorem do szybu wydechowego.
Uwzględniając powyższe założenia, wszelkie emanacje gazowe stwierdzone
w omawianym oddziale eksploatacyjnym zostały szczelnie wyizolowane dzięki za-
54
S. Gola, K. Soroko, W. Turkiewicz, Profilaktyka zagrożenia siarkowodorem…
___________________________________________________________________________
budowie tam wentylacyjnych pełnych i murowanych na urobku. Gazy szkodliwe ze
zlokalizowanych emanacji są odprowadzane do specjalnie wydzielonych i szczelnie
otamowanych wyrobisk górniczych, stanowiących tzw. tunele wentylacyjne, którymi
odprowadzane są bezpośrednio do szybu wentylacyjnego SG-2. Przepływ powietrza
wraz z gazami, wymienionymi „tunelami wentylacyjnymi”, odbywa się poprzez wytwarzaną depresję powierzchniowej stacji wentylatorów głównego przewietrzania,
zabudowanej przy szybie SG-2. Kontroli stateczności i drożności „tuneli wentylacyjnych” dokonują zastępy ratownicze, z rygorami jak dla akcji ratowniczej w trudnych
warunkach cieplnych, na podstawie zarządzenia kierownika ruchu Zakładu Górniczego O/ZG „Polkowice-Sieroszowice” w sprawie kontroli drożności i stateczności
wyrobisk górniczych.
Podsumowanie
Przy obecnym stanie wiedzy, zdobytym doświadczeniu w zakresie rozpoznania
zagrożenia gazami pochodzenia naturalnego jego umiejscowienia w określonej warstwie litologicznej, jak również dynamiki emanacji gazu do powietrza kopalnianego,
stosowane w kopalni Polkowice-Sieroszowice, w oddziale G-63, rozwiązania
w zwalczaniu zagrożenia siarkowodorem można uznać za właściwe w zakresie pasywnej i aktywnej profilaktyki, odnoszącej się do sfery technicznej, organizacyjnej
i pracowniczej, a szczególnie zdrowotnej zatrudnionych pracowników, zarówno
w odniesieniu do normalnego stanu pracy sieci wentylacyjnej, jak i w przypadku
zaistnienia wysokoenergetycznego wstrząsu sejsmicznego.
Kopalnia w swojej działalności profilaktycznej wykorzystała wszystkie możliwe
i dostępne dla górnictwa podziemnego, istniejące w przemyśle światowym, środki
ochrony indywidualnej pracowników, jak również kontroli środowiska pracy dla zapewnienia bezpieczeństwa pracy, a szczególnie bezpieczeństwa zdrowotnego zatrudnionych pracowników w oddziale G-63.
Za istotne i znaczące działania kopalni w zapewnieniu bezpieczeństwa pracy
w przypadku wystąpienia zagrożenia gazowego należy uznać między innymi:
 obligatoryjny nakaz stosowania środków ochrony dróg oddechowych i oczu,
 wprowadzenie monitoringu indywidualnymi przyrządami pomiarowymi stężeń siarkowodoru,
 stosowanie podwójnego monitoringu stacjonarnego w określonych miejscach rejonu oddziału G-63 wraz z monitoringiem indywidualnym w miejscu
pracy pracownika lub grupy pracowników,
 w uzupełnieniu do ciągłego indywidualnego monitoringu zagrożenia przez
pracowników dozór oddziału dodatkowo zobowiązany jest do kontroli stężeń
gazów w wolnych przekrojach wyrobisk w miejscach ustalonych przez dozór
wyższy Działu ds. Zagrożeń Gazowych i Gazogeodynamicznych oraz dozór
wyższy Działu Wentylacji,
 natychmiastowe wycofanie załogi przy stwierdzeniu w wolnym przekroju wyrobisk stężenia siarkowodoru powyżej 7 ppm,
 przewietrzanie oddziału bardzo mocnymi i mocnymi prądami powietrza, które zapewniają bezpieczeństwo załogi górniczej w aspekcie stabilności
przewietrzania,
 izolowanie stref stwierdzonych emanacji gazowych szczelnymi tamami wentylacyjnymi.
55
S. Gola, K. Soroko, W. Turkiewicz, Profilaktyka zagrożenia siarkowodorem…
__________________________________________________________________________
Prowadzone działania profilaktyczne przez O/ZG „Polkowice-Sieroszowice” przy
obecnym stanie wiedzy i rozpoznaniu zagrożenia należy uznać za prawidłowe. Niemniej jednak wystąpienie wysokoenergetycznego wstrząsu sejsmicznego może
spowodować zaburzenia w procesie przewietrzania. Dla zabezpieczenia załogi
przed wystąpieniem niebezpiecznego stężenia gazu w powietrzu kopalnianym, możliwe jest również przeprowadzenie manewru wentylacyjnego, umożliwiającego
zwiększenie strumienia powietrza poprzez zamknięcie w dwóch wiązkach wyrobisk
górniczych tam wentylacyjnych.
Bibliografia:
[1]
[2]
[3]
[4]
[5]
[6]
[7]
Danis M., Gola S., Matusz C., 2014, Problemy eksploatacji złoża zagrożonego tąpaniami w warunkach współwystępowania zagrożenia gazowego w ZG „Polkowice-Sieroszowice”, XXXVII Zimowa Szkoła Mechaniki Górotworu i Geoinżynierii, Wisła Jawornik.
Madeja-Strumińska B., Rosiek G., Sikora M., Strumiński A., Urbański J., Turkiewicz W.,
Wach J., 2000, Problemy bezpieczeństwa, efektywności ekonomicznej oraz optymalizacji przewietrzania oddziałów wydobywczych kopalń rud miedzi, Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław.
Praca zbiorowa, 2013, Sprawdzenie prawidłowości rozwiązań stosowanych i przewidzianych do stosowania w celu zapewnienia bezpieczeństwa pracowników zatrudnionych w wyrobiskach eksploatacyjnych piętra F2W oddziału G-63 w O/ZG PolkowiceSieroszowice, KGHM CUPRUM sp. z o.o. – CBR, praca niepublikowana, Wrocław.
Praca zbiorowa, 2013, Aktualizacja prognozy regionalnej zagrożenia gazowego i gazogeodynamicznego – wyrzutami gazów i skał, ze szczególnym uwzględnieniem występowania siarkowodoru i węglowodorów w części złóż Sieroszowice, Rudna oraz Głogów
Głęboki Przemysłowy, Stowarzyszenie Naukowe im. Stanisława Staszica, praca niepublikowana, Kraków.
Stetkiewicz J., Siarkowodór, 2011, Podstawy i metody oceny środowiska pracy, nr 4(70),
Instytut Medycyny Pracy w Łodzi. s. 97-117.
Wytyczne „Prowadzenia rozpoznania zagrożenia gazowego (pochodzenia naturalnego)
oraz prowadzenia robót górniczych (udostępniających, przygotowawczych i eksploatacyjnych) w warunkach tego zagrożenia w zakładach górniczych KGHM Polska Miedź
S.A.” wraz z załącznikami.
Zarządzenia kierownika ruchu Zakładu Górniczego „Polkowice-Sieroszowice”, niepublikowane, 2013, Kaźmierzów.
56
S. Gola, K. Soroko, W. Turkiewicz, Profilaktyka zagrożenia siarkowodorem…
___________________________________________________________________________

Podobne dokumenty