Czytaj - pl - Instytut Technik Innowacyjnych EMAG

dr hab. inż. STANISŁAW TRENCZEK
dr inż. JERZY MRÓZ
dr inż. ZDZISŁAW KRZYSTANEK
dr inż. ZBIGNIEW ISAKOW
dr inż. MARCIN MAŁACHOWSKI
mgr inż. KRZYSZTOF OSET
Instytut Technik Innowacyjnych EMAG
Rozwój systemowego monitorowania zagrożeń
w podziemnym górnictwie
Development of system monitoring
of hazards in underground mining
W artykule przypomniano wpływ na poziom bezpieczeństwa w danym rejonie eksploatacyjnym takich współwystępujących zagrożeń, jak: pożary endogeniczne, zagrożenia
metanowe, klimatyczne, tąpania oraz wybuchy pyłu węglowego. Scharakteryzowano
możliwe zagrożenia pod względem dynamiki skutków ich wystąpienia, co pozwoliło
wyróżnić grupy zagrożeń o charakterze biernym, w tym jawne i utajone, oraz dynamicznym. Na tle dotychczas realizowanych zakresów monitorowania zagrożeń przedstawiono nowe zakresy – pyłometrię, barometrię oraz termohigrometrię – jako najnowsze możliwości funkcjonalne systemów monitorowania. Omówiono także nowe
możliwości doraźnego monitorowania górotworu w celu wykrywania ewentualnych
możliwości wystąpienia niebezpiecznych zjawisk gazogeodynamicznych.
The article describes the influence of the associated hazards of spontaneous fires, of
fires caused by methane ignition, of climatic bumps and of coal dust explosion on
the safety levels in specific exploitation areas. Potential hazards are characterized
from the point of view of the dynamics of the consequences of their occurrence,
which results in dividing them into two groups: those passive (including open and
hidden hazards) and those dynamic. New directions - monitoring of dust, barometry,
thermohigrometry i.e. new functionalities of monitoring systems are presented
against the hitherto prevailing monitoring spectrum. The article presents also new
solutions in the strata monitoring used for prediction of potential occurrence of hazardous gas- and geodynamical events.
WPROWADZENIE
INTRODUCTION
Wiele tragicznych w skutkach zdarzeń zaistniałych
w ostatnich kilkudziesięciu latach w polskich kopalniach potwierdza fakt, że każde zagrożenie, nawet
występujące pojedynczo, może stanowić niebezpieczeństwo dla załogi, natomiast współwystępowanie
dwu lub kilku zagrożeń, takich jak zagrożenia tąpa-
Many tragic events that occurred in the last several
dozen years in Polish mines confirm the fact that
each hazard, even in case of its separate occurrence,
can constitute a severe danger for human life, moreover, a coincidence of two or several hazards, such as
rock bursts, too high a methane concentration, fire, co-
4
MECHANIZACJA I AUTOMATYZACJA GÓRNICTWA
niami, metanowe, pożarowe, wybuchem pyłu węglowego i klimatyczne, w znacznym stopniu podnosi
poziom niebezpieczeństwa. Coraz głębiej prowadzona
eksploatacja pokładów węgla kamiennego powoduje
wzrost liczby robót wybierkowych dokonywanych
w warunkach współwystępowania zagrożeń, przy
czym spośród wymienionych czynników podwyższonego ryzyka zagrożenie metanowe ma największe
znaczenie z kilku powodów. Po pierwsze dlatego, że
zapłon metanu może zostać zainicjowany na kilka
różnych sposobów – jego przyczyną mogą być pożary
endogeniczne i tąpania. Po drugie zaś zapłon metanu
może spowodować wybuch pyłu węglowego lub zapalenie węgla (w szczególnych przypadkach także innego materiału palnego) [6, 8]. Fakt, że eksploatacja
pokładów węgla jest działalnością o wysokim ryzyku,
sprawia, iż jednym z ważniejszych zadań staje się
monitorowanie towarzyszących jej zagrożeń. Monitoring prowadzony w oparciu o aktualne dane pozwala
wskazywać rzeczywisty poziom zagrożenia, nierzadko
różniący się od wynikającego z prognozy, dzięki czemu podnosi poziom bezpieczeństwa pracowników
i jest niezwykle ważny dla prawidłowego funkcjonowania zakładu górniczego.
al dust explosion and climatic hazard reduces the
safety level significantly. The fact that coal is extracted from deeper and deeper seams results in
a growing number of extraction works that are carried out under associated hazards, the most significant of which is methane hazard. First of all, methane ignition can be started in several ways – it can
be caused by spontaneous fires and rock bumps.
Secondly, methane ignition can cause coal dust
explosion or coal ignition (in some cases also ignition of other flammable materials) [6, 8]. Due to the
fact that extraction of coal seams belong to high risk
activities, monitoring of possible hazards cannot be
overestimated. Monitoring that bases on current data
makes it possible to indicate other hazard level than
in case of monitoring basing on prognosis and, as
a result, increases the safety level of workers and
has a crucial importance for the proper operation of
all mining plants.
1. SPECYFIKA ZAGROŻEŃ NATURALNYCH
1. SPECIFIC PROPERTIES OF NATURAL
HAZARDS
W nowym prawie geologicznym i górniczym [14]
wprowadzone zostały zmiany w kwestii czynników,
które zalicza się do zagrożeń występujących w kopalniach węgla kamiennego. Oprócz takich zagrożeń, jak:
tąpania, wybuch metanu, wybuch pyłu węglowego,
wyrzut gazów i skał, radiacyjne i wodne wprowadzono
również zagrożenie klimatyczne. Zagrożenie działaniem pyłów szkodliwych dla zdrowia nie będzie zaliczane do podstawowych zagrożeń tylko klasyfikowane
do poszczególnych poziomów zagrożenia, podobnie
jak zagrożenie pożarami endogenicznymi. Kolejna
zmiana w prawie polega na tym, że zaliczanie pokładu
węgla, jego części lub wyrobisk do odpowiedniej kategorii, stopnia i klasy – w większości zagrożeń dokonywane wcześniej przez organ nadzoru górniczego –
obecnie dla wszystkich zagrożeń wpisane zostało
w zakres obowiązków kierownika ruchu zakładu górniczego. Natomiast sama zasada wyodrębniania zagrożeń nie uległa zmianie.
Zagrożenia naturalne posiadają pewne charakterystyczne cechy, które stanowią podstawę ich kategoryzowania. Można je różnicować ze względu na tempo
rozwoju, określając jako:
 bierne, pozwalające na dłuższą obserwację zachodzących zmian, a w tym:
The new geological and mining law [14] includes
changes in the enumeration of factors classified as
hazards existing in hard coal mines. Apart from hazards like: the rock bumps, methane explosions, coal
dust explosions, outbursts of gas and rock, radiation
and water hazards another type i.e. the climatic hazard was introduced. The hazard related to harmful
dusts impact will not be subject to assignation, it will
only be classified to individual levels of hazard, just
like in case of the hazard of spontaneous fires. Another change in law consists in the fact that assignation of coal seams, their parts or mine workings to
a corresponding category, grade or class, which in
most of the cases was performed by mining supervision authorities will now, for all types of hazards,
belong to the duties of maintenance officers of mining plants. On the other hand, the general rule how to
differentiate hazards will not change. Natural hazards
have some properties which constitute a basis of
hazard classifications.
All hazards can be differentiated basing on the
speed of their development, such classification encompasses:
 open hazards, when occurring changes can be monitored in a long time horizon, including:
Nr 11(501) LISTOPAD 2012
5
 jawne – zagrożenia pożarami endogenicznymi
i klimatyczne,
 utajone, których skutki dla zdrowia występują
przy dłuższej ekspozycji pracownika na działanie czynników szkodliwych – zagrożenia
działaniem pyłów szkodliwych dla zdrowia
i radiacyjne,
 dynamiczne, charakteryzujące się skokowymi
zmianami po wystąpieniu objawów zagrożeń: tąpaniami, metanowego, wybuchem pyłu węglowego,
wyrzutem gazów i skał, wodnego, pożarami egzogenicznymi.
Innego podziału zagrożeń dokonuje się w związku
z przewidywalnością poziomu ich wstępowania i na
tej podstawie można wyróżnić zagrożenia:
 o stosunkowo łatwo przewidywalnym poziomie –
tj. zagrożenia: wybuchem pyłu węglowego, działaniem pyłów szkodliwych dla zdrowia, wodne, radiacyjne naturalnymi substancjami promieniotwórczymi, klimatyczne,
 o średnio przewidywalnym poziomie – tj. zagrożenia: metanowe, pożarami endogenicznymi,
 o trudno przewidywalnym poziomie – tj. zagrożenia: tąpaniami, wyrzutami gazów i skał.
Można też wyróżnić trzy grupy zagrożeń, wydzielone ze względu na prawdopodobieństwo skali wystąpienia zdarzeń i wypadków:
 bez ofiar śmiertelnych – tj. zagrożenia: działaniem
pyłów szkodliwych dla zdrowia, radiacyjne,
 z kilkoma ofiarami śmiertelnymi – zagrożenia:
tąpaniami, pożarowe i klimatyczne,
 o rozmiarach katastrofy, z kilkunastoma, a nawet
kilkudziesięcioma ofiarami śmiertelnymi – w przypadku zagrożeń: metanowego, wybuchem pyłu
węglowego, wyrzutami gazów i skał oraz wodnego.
 evident hazards – hazards of spontaneous fires
and climatic hazards,
 hidden hazards, which have an impact on health
in case of a longer exposition to harmful agents
– hazard of harmful dusts impact and radiation
hazards,
 dynamic hazards – when sudden fluctuating changes can be monitored once an event related to the
following hazards has taken place: hazard of rock
bumps, methane hazard, coal dust explosion hazard, hazard of rock and gas outburst, hazard of exogenous fires and water hazard.
Another hazard classification can be performed
basing on predictability of hazard intensity, such
classification encompasses:
 hazards, the intensity of which can be relatively
easily predicted – i.e. coal dust explosion hazard,
harmful dusts impact hazard, water hazard, radiation hazard related to natural radioactive materials,
climatic hazards,
 hazards with medium predictable intensity – i.e.
methane hazards, spontaneous fire hazard,
 hazard the intensity of which can be predicted with
difficulties – i.e. rock bump hazard, hazard of gas
and rock outburst.
One can also classify three types of hazards, basing
on the most probable scale of occurring events and
their consequences:
 with no fatalities – i.e. hazard related to harmful
dusts impact, radiation and climatic hazards,
 with several fatalities – rock bump and fire hazards,
 disaster with over ten or even several dozen of
fatalities – methane hazards, coal dust explosion
hazard, hazard of gas or rock outburst and water
hazards.
2. DOTYCHCZASOWE ZAKRESY
MONITOROWANIA ZAGROŻEŃ
2. HITHERTO PREVAILING SPECTRUM
OF HAZARD MONITORING
Już tylko tych kilka podanych wcześniej opisów
zagrożeń naturalnych pokazuje, jak duże jest ich
znaczenie w procesie zapewnienia bezpieczeństwa
pracy, dlatego też od lat nakłada się na przedsiębiorcę
pewne obowiązki z nimi związane. Aktualnie przepisy stanowią (art. 117 [14]), iż przedsiębiorca jest obowiązany rozpoznawać zagrożenia związane z ruchem
zakładu górniczego i podejmować środki zmierzające
do zapobiegania i usuwania tych zagrożeń, a także
posiadać odpowiednie środki materialne i techniczne
oraz służby ruchu zapewniające bezpieczeństwo
pracowników i ruchu zakładu górniczego. Z pomocą
A few characteristics of natural hazards described
above are sufficient to affirm how strongly they affect the process of occupational safety assurance.
That is why some obligations related to the occupational safety and health have been for years imposed
on entrepreneurs. Nowadays the mining regulations
(Art. 117 [4]) oblige the entrepreneur to recognize all
hazards related to the mining plant operation, to take
precautions to prevent and to eliminate these hazards
as well as to possess suitable material and technical
means and to employ maintenance personnel to ensure safety of the miners and of the plant operation.
6
MECHANIZACJA I AUTOMATYZACJA GÓRNICTWA
w wypełnianiu tego obowiązku przychodzą od zawsze nauka i technika. Postęp techniczny oraz analiza
przyczyn i skutków wypadków górniczych wpływają
na stałe poszerzanie wiedzy o występujących zagrożeniach, udoskonalanie przepisów regulujących prowadzenie ruchu zakładu górniczego, unowocześnianie maszyn i urządzeń pod kątem bezpieczeństwa
użytkowania oraz wprowadzanie coraz efektywniejszych technologii robót górniczych, organizacji prac,
a także odpowiedniego sprzętu kontrolno-pomiarowego zarówno do pomiarów doraźnych, jak i stałego monitoringu [13, 7].
Both science and engineering have always strongly
supported fulfillment of safety requirements. Technical development and analysis of causes and consequences of mining accidents contribute to the continuous widening of the knowledge about existing hazards, to improvement of mining regulations on plant
maintenance, to modernization of mining equipment
from the point of view of operational safety and to
implementation of some more and more effective
technologies in mining and organization of works, as
well as to application of a proper control and measurement equipment used for periodical and continuous monitoring [13, 7].
Since the beginning of the nineties of the 20th
century the problem of associated hazards resulting
in increased probability of emergency and critical
situations during mining plant operation has been
growing [4]. Proper management of information on
hazard levels and control over technological processes have become indispensable for occupational
safety. This has initiated development of supervisory control over technological processes and personnel safety, which, among others, has made it possible to visualize all changes in processes programmed and controlled by the system in form of
a dynamic synoptic table. At the same time growing
importance of the control of the level of associated
hazards resulted in appearance, apart from a mine
maintenance officer, of a gas monitoring system
officer and a rock-bump control officer, responsible
for the recently developed systems. Subsystems
already existing in mines had to be integrated in one
logically interrelated mine control system with
a multilevel structure which would make it possible
to monitor the mining process and the safety issues
(SD2000). The described system has an open character, which means, that new subsystems can be
linked to it and integrated [12].
Od początku lat dziewięćdziesiątych ubiegłego
wieku narastał, wspomniany wcześniej, problem
zagrożeń skojarzonych [4], z powodu którego zwiększało się prawdopodobieństwo zaistnienia stanów
awaryjnych i krytycznych w ruchu zakładu górniczego. Nieodzownym dla bezpieczeństwa załogi stało się
więc odpowiednie zarządzanie informacjami o poziomach zagrożeń w połączeniu z kontrolą procesów
technologicznych. Dało to początek dyspozytorskiemu nadzorowi nad procesami technologicznymi
i bezpieczeństwem załogi, który umożliwiał między
innymi wizualizację zmian występujących w zaprogramowanych i kontrolowanych przez system procesach za pomocą dynamicznej tablicy synoptycznej.
Równoczesny wzrost znaczenia kontroli poziomu
zagrożeń skojarzonych spowodował, że obok dyspozytora ruchu ważną rolę odgrywali dyspozytor metanometrii i dyspozytor kopalnianej stacji tąpań, którzy
nadzorowali coraz to nowsze systemy kontroli. Niezbędne stało się zintegrowanie istniejących w kopalni
podsystemów w jeden logicznie powiązany system
nadzoru dyspozytorskiego z wielopoziomową strukturą monitorowania procesu wydobywczego i bezpieczeństwa (SD2000). Jest to system otwarty, umożliwiający przyłączenie i integrację nowych, kolejnych
podsystemów [12].
Przykładem może być opracowany w 2006 roku
system SMP-NT/A, który stanowi kompleksowe
rozwiązanie problemu monitorowania parametrów
bezpieczeństwa i produkcji w zakładach. W skład
systemu (rys. 1) wchodzą urządzenia stacyjne (powierzchniowe), urządzenia obiektowe (dołowe),
urządzenia końcowe (czujniki analogowe i dwustanowe) oraz niezbędna do zarządzania bezpieczeństwem i produkcją zakładu górniczego infrastruktura
informatyczna.
Urządzenia dołowe systemu umożliwiają prowadzenie ciągłej kontroli parametrów środowiska kopalnianego, a w szczególności obejmują takie zakresy, jak:
The system SMP-NT/A developed in 2006 constitutes a complex solution to the problem of monitoring of safety and production parameters in industrial plants. The system encompasses (Fig.1) station
equipment (surface part), object equipment, terminal
units (analogue and bistable sensors) and a software
infrastructure necessary for the safety and production management in mining plants.
The underground units of the system ensure continuous monitoring of parameters of mine atmosphere, in particular they cover the following areas:
Nr 11(501) LISTOPAD 2012
7
Rys.1. Schemat poglądowy systemu SMP-NT/A [12]
Fig. 1. Structure of the system SMP-NT/A [12]
Powierzchnia – Surface part, Dół – Underground part, Sieć ogólnokopalniana – Mine cable network,
Centralna baza danych – Central data base, Stanowisko dyspozytorskie – Mine control post,
Serwer lustrzany – Mirror server, Centrale telemetryczne – Central telemetric units,
System alarmowo-rozgłoszeniowy – Alarm broadcasting system, Systemy geofizyczne – Geophysical systems,
Linie zasilająco-transmisyjne – Supply-transmission lines, Urządzenia o działaniu cyklicznym – Cyclic operation units,
Urządzenia obiektowe i końcowe – Object and terminal units, Metanomierze serii MM – MM series sensors of methane,
Centrale dołowe – underground central units, Czujniki analogowe i dwustanowe – Analoque and bistable sensors
 pomiar parametrów fizycznych i składu chemicznego powietrza – monitorowanie zagrożeń aerologicznych,
 kontrola stanu i parametrów pracy urządzeń wentylacyjnych,
 kontrola sejsmoakustyczna stanu naprężeń górotworu,
 kontrola sejsmiczna wstrząsów górotworu,
 measurement of physical parameters and chemical
composition of the air – monitoring of aerological
hazards,
 monitoring of ventilation equipment status and
its operation parameters,
 seismoacoustic monitoring of stresses in the strata,
 seismic control of rock bumps,
8
MECHANIZACJA I AUTOMATYZACJA GÓRNICTWA
 kontrola stanu oraz parametrów pracy maszyn
i urządzeń ciągów technologicznych,
 realizacja algorytmów dwustanowego sterowania
maszyn i urządzeń dołowych, w tym automatycznego wyłączania zasilania w przypadkach zagrożenia wybuchem.
W podziemnej części systemu stosuje się wyłącznie
urządzenia iskrobezpieczne, przystosowane do zdalnego zasilania z obwodów liniowych części stacyjnej.
Cecha ta ma szczególne znaczenie w przypadku kopalń o wysokim poziomie zagrożeń naturalnych,
gdyż umożliwia zachowanie ciągłego monitoringu
środowiska w każdych warunkach, niezależnie od
stanu dołowej sieci elektroenergetycznej. Zarówno
część pomiarowo-wykonawcza (telemetryczna), jak
i infrastruktura informatyczna (dyspozytorska) mają
konstrukcję modułową, co oznacza, że system może
być konfigurowany stosownie do wielkości monitorowanego obiektu i funkcji, jakich użytkownik
w danym momencie oczekuje.
W kopalniach eksploatujących pokłady zagrożone
tąpaniami oraz zagrożone wyrzutami metanu i skał
szczególnie istotną rolę odgrywają kontrole sejsmoakustyczne i sejsmiczne [2, 3]. Jednym z nich jest system sejsmoakustyczny ARES-5/E, którego zadaniem
jest przetwarzanie przy pomocy geofonowych sond
pomiarowych (mocowanych na kotwach w ociosie
chodników przygotowawczych) prędkości drgań mechanicznych górotworu na postać sygnałów elektrycznych, a następnie po wzmocnieniu i filtracji
w nadajnikach przesyłanie tych sygnałów na powierzchnię do kopalnianej Stacji Geofizyki za pośrednictwem telekomunikacyjnej sieci kablowej oraz układów odbiorczych stacji. Z kolei drugi z systemów –
system sejsmiczny ARAMIS M/E (z cyfrową transmisją sygnałów) – umożliwia lokalizację wstrząsów zaistniałych w rejonie kopalni, określanie ich energii oraz
ocenę zagrożenia tąpaniami metodami sejsmologii.
Duża dynamika rejestracji (110 dB), pasmo rejestrowanych częstotliwości (0-150 Hz) oraz odporność cyfrowej transmisji na zakłócenia umożliwia prawidłową
rejestrację zarówno słabych zjawisk sejsmicznych od
102 J, jak i zjawisk o dużej energii oraz identyfikację
charakterystycznych faz przebiegów sejsmicznych.
W zależności od rozległości obiektu system wykorzystuje
jako czujniki sejsmometry lub opcjonalnie geofony niskoczęstotliwościowe. Umożliwia on ciągłą rejestrację
sygnałów sejsmicznych w serwerze rejestrującym.
Systemowe i kompleksowe monitorowanie zagrożeń skojarzonych zapewnia cyfrową obróbkę sygnałów i komputerową ich interpretację, co następuje
w powierzchniowej części systemu. Struktura systemu jest ściśle podporządkowana wymaganiom, jakie
stawiają przepisy i dyrektywy. W szczególności:
 monitoring of status and operation parameters of
machines and equipment belonging to technological lines,
 realization of binary algorithms of control of underground machines and equipment, including automatic power shutdowns under explosion hazard.
Only intrinsically safe devices can be applied in the
underground part of the system. The devices must be
adapted for power supply from linear circuits of the
station part. This feature is particularly important in
case of mines with a high level of natural hazards as
it makes continuous monitoring of environment possible under all circumstances, independently from the
condition of the underground power grid. Both the
measuring and executing part (the telemetric part)
and the IT infrastructure (mine control) have a modular construction, which means that the system can be
configured accordingly to the size of the monitored
object and to the functions required by the user.
In mines which extract coal from seams that are
rock bump or methane and rock outburst hazardous
seismoacoustic and seismic control is especially important [2, 3]. The main function of the ARES-5/E
system is to process velocity of mechanical vibrations
using geophone measurement probes (fixed on anchor plates on the walls of a development gallery)
into electrical signals, and later, once the signals are
filtered and reinforced, to transfer them to the mine
station of geophysics on the surface via telecommunication cable network and via receiver system of the
station. On the other hand, the seismic system ARAMIS M/E (with digital signal transmission) is used
for determination of bumps location in mine area, for
determination of their energy and for analysis of rock
bump hazards basing on seismological methodology.
Big dynamics of registration (110 dB), the band of
registered frequencies (0-150 Hz) and resistance of
the digital data transfer against interferences make
proper registration of both weak (starting from 102 J)
and high-energy seismic events as well as identification of specific phases of seismic processes possible.
Depending on the object size the system uses as sensors either seismometers or else low-frequency geophones. The system provides for continuous registration of seismic signals in a registration server.
System and complex monitoring of associate hazards ensures digital processing and computer analysis
of signals which is performed by the surface part of
the system. The structure conforms strictly with the
requirements included in legally binding regulations
and directives. In particular:
Nr 11(501) LISTOPAD 2012
9
 zapewnia realizację przyjętego w górnictwie hierarchicznego układu zarządzania produkcją i bezpieczeństwem,
 umożliwia zdalne zasilanie z urządzeń dołowych
z powierzchni, co zapewnia ich normalne działanie
w każdych warunkach,
 umożliwia realizację wymaganych przepisami
zadań wizualizacji danych w punkcie dyspozytorskim, archiwizacji i raportowania danych pomiarowych i zdarzeń oraz sterowania dołowymi urządzeniami zasilającymi i sygnalizacyjnymi.
Ponadto umożliwia też:
 automatyczne powiadamianie załóg pracujących
w rejonach o zagrażającym im niebezpieczeństwie,
 integrację z systemami geofizycznymi dla umożliwienia realizacji automatycznych wyprzedzających
wyłączeń energii elektrycznej w rejonach, w których wystąpił wstrząs o energii mogącej spowodować gwałtowny wypływ metanu,
 współpracę poprzez powierzchniową sieć informatyczną z innymi pracującymi w zakładach górniczych systemami akwizycji i wizualizacji.
Znaczenia systemowego monitorowania [9] nie da
się przecenić, jednakże zazwyczaj ogranicza się ono
do pomiarów tych parametrów, których kontrola jest
nakazana przepisami prawa. Istnieją już jednak rozwiązania umożliwiające monitorowanie nowych
obszarów.
 the system ensures realization of a hierarchic system for management of production and safety
which is customary in the mining industry,
 the systems make it possible to power supply the
underground devices from the surface, which ensures
their normal operation under all circumstances,
 the system guaranties the following functions required by corresponding regulations: visualization
of data in the mine control room, data archiving
and reporting of measurement data and events, control over underground power and signaling devices.
Furthermore it secures:
 automatic notification of the personnel working in
hazardous area about occurring hazards,
 integration with geophysical systems in order to
guarantee automatic preventive power shutdowns
in an area, in which a strong bump, which could
possibly be resulting in a sudden methane outburst,
has taken place.
 cooperation via a surface IT network with other
systems of data acquisition and visualization that
operate in the mine.
The importance of a systems monitoring [9] cannot
be overestimated, however, usually it only covers
monitoring of these parameters, the monitoring of
which is required by the law. Yet, there are solutions,
that make it possible to monitor also new areas.
3. NOWE ZAKRESY SYSTEMOWEGO
MONITOROWANIA ZAGROŻEŃ
3. NEW AREAS IN SYSTEM MONITORING
OF HAZARDS
3.1. Monitorowanie zagrożeń związanych
z pyłem
3.1. Monitoring of hazards associated
with dust
Badania intensywności zapylenia powietrza kopalnianego prowadzone były w Instytucie EMAG przez
kilkunaście lat. Pozwoliło to zbudować i sprawdzić
funkcjonalność przyrządu pomiarowego mierzącego
wielkość zapylenia oraz dokonać jego modernizacji.
Z kolei badania in situ oraz dokonanie odpowiedniej
interpretacji wyników pozwoliły wykorzystać je do
właściwej oceny poziomu zagrożenia szkodliwym
działaniem pyłu i zagrożenia wybuchem pyłu węglowego [12]. Monitorowanie zapylenia przy pomocy pyłomierza PŁ-2 (rys. 2) daje o wiele większe
możliwości kontroli poziomu zapylenia oraz zapobiegania jego skutkom.
Przykładem mogą być badania przeprowadzone
w jednej z kopalń z zastosowaniem trzech pyłomierzy PŁ-2 rozstawionych w wylotowym prądzie powietrza ze ściany (10, 60 i 100 m od ściany). Pokaza-
Some research on dustiness intensity has been carried out in the Institute EMAG for over ten years.
This has resulted in construction, functionality testing
and modernization of a device to measure dustiness
volume. At the same time, some in situ research using this device and a proper interpretation of its results resulted in a successful estimation of the level of
harmful dust impact hazard and of the level of the
coal dust explosion hazard [12]. Monitoring of dustiness using the dust meter PŁ-2 (Fig. 2) guaranties
much bigger possibilities to determine the dustiness
level and to prevent its consequences.
As an example one can point out a research carried
out in one of the Polish mines using three dust meters
PŁ-2 located in return air of a long wall (10, 60 and
100 m from the long-wall). The research has shown
MECHANIZACJA I AUTOMATYZACJA GÓRNICTWA
10
ZAWIESIA
ZŁĄCZE
WYŚWIETLACZ
KOMORA
POMIAROWA
Rys. 2. Pyłomierz PŁ-2 i jego budowa [11]
Fig. 2. Dust-meter PŁ-2 and its construction [11]
1 – głowica nadajnika – transmitter head, 2 – głowica odbiornika – receiver head, 3 – układ elektroniczny
– electronic system, 4 – dioda nadawcza – transmitter diode, 5 – dioda odbiorcza – receiver diode,
6 – kanał z przesłonami przeciwpyłowymi – channel with anti-dust screens, 7 – tulejki pochłaniające
światło rozproszone – sleeves absorbing dispersed light, 8 – obudowa – casting, 9 – komora pomiarowa
– measurement chamber, 10 – korpus układu pomiarowego – body of the measurement system
Rys. 3. Zmienność stężeń pyłu zarejestrowana przez pyłomierz w odległości 60 m od ściany [11]
Fig. 3. Variability of dust concentration registered by a dust meter located 60m from a long-wall [11]
ły one, jak bardzo zmienne bywa stężenie pyłu
w czasie jednej zmiany. Dzięki takim pomiarom
możliwe jest określenie rozkładu stężeń względem
wartości dopuszczalnych pod kątem szkodliwego
oddziaływania na zdrowie, co ilustruje przykład
czujnika umieszczonego 60 m od ściany (rys. 3).
Pozwala to więc określać poziom narażenia pracownika na szkodliwe działanie pyłu oraz oznaczyć
strefy zagrożenia uwzględniające wartości uśrednione: A – bezpieczną, B – tolerowalną, C – nietolerowalną, co pokazano na rysunku 4.
that dustiness during one shift can be extremely
variable. Basing on such measurement it is possible
to determine distribution of dust concentration in
comparison with its permissible values from the point
of view of their harmful impact on health, which is
illustrated by the following example of a sensor located 60 m from the long-wall (Fig. 3).
This makes it possible to determine a level of
workers exposure to a harmful impact of dust as well
as to mark danger zones taking into account some
average values: A – safe, B – tolerable, C – intolerable, which is presented in Fig. 4.
Nr 11(501) LISTOPAD 2012
11
Rys. 4. Strefy zagrożenia szkodliwego działania pyłu węglowego [11]
Fig. 4. Danger zones basing on a harmful coal dust impact [11]
Rys. 5. Rozkład ubytku stężenia pyłu zawieszonego w powietrzu [11]
Fig. 5. Distribution of the concentration decrease of the dust suspended in the air
Wyniki badań pozwoliły również na pozyskanie
wiedzy na temat intensywności osadzania pyłu poprzez obliczanie masy pyłu całkowitego osiadłego
w danej strefie wyrobiska (wyrobisk) w stosunku do
średnich rozkładów pyłu zawieszonego. Krzywa
ubytku (rys. 5), oznaczana jako Cu(x), daje informację, ile pyłu zawieszonego w powietrzu ubyło wraz
z odległością od źródła zapylenia.
The research results have also made it possible to
gather some information on the intensity of dust sedimentation. This has been achieved thanks to calculation of the mass of total dust settled in a specific area
of a working (or of some workings) in relation with
some average distributions of suspended dusts. The
decrease curve (Fig. 5), marked as Cu(x), informs
how much dust suspended in the air decreased alongside with the distance from a dustiness source.
12
MECHANIZACJA I AUTOMATYZACJA GÓRNICTWA
Wykorzystano to do oceny zagrożenia wybuchem pyłu węglowego oraz obliczania intensywności jego neutralizacji pyłem kamiennym lub wodą
(opylanie lub zmywanie stref niebezpieczeństwa
wybuchu).
Takich realnych i bieżących ocen zagrożenia szkodliwym działaniem pyłu oraz zagrożenia wybuchem
pyłu węglowego nie umożliwiają powszechnie wykonywane pomiary grawimetryczne stężenia pyłu.
This observation has been used for estimation of
the coal dust explosion hazard and for calculation of
the intensity of its neutralization using rock dust and
water (rock-dusting and watering of the explosion
hazardous areas).
Such actual and current estimations of the hazard of
harmful dust impact and of the coal dust explosion
hazard cannot be performed using commonly applied
gravimetric measurement of dust concentration.
3.2. Monitorowanie zagrożenia klimatycznego
3.2. Monitoring of climatic hazard
Zgodnie z projektem rozporządzenia o zagrożeniach naturalnych [15] w 2013 r. obowiązywać będzie nowy sposób oceny zagrożenia klimatycznego
w miejscu pracy w podziemnych wyrobiskach górniczych. Ocena ta będzie dokonywana na podstawie
wartości wskaźnika temperatury zastępczej klimatu,
określanego według wzoru:
According to the project of legislation on natural
hazards [15] new methods of estimation of the climatic hazard in underground mine workings will
come into force in 2013. The estimation will be done
basing on a value of an index of substitute temperature of climate, which is calculated according to the
following formula:
tzk = 0,6 t w+ 0,4 ts – v
tzk = 0,6 t w+ 0,4 ts – v
(1)
gdzie:
tw – temperatura powietrza mierzona tzw. termometrem wilgotnym, w zakresie 20÷34°C,
ts – temperatura powietrza mierzona tzw. termometrem suchym, w zakresie 25÷35°C,
v – prędkość powietrza (m/s) pomnożona przez
współczynnik przeliczeniowy [1 s  °C/m], w zakresie 0,15÷4,0 m/s.
Po pomiarze parametrów podanych we wzorze (1)
– możliwym przy pomocy przyrządów przenośnych
typu psychroaspirator Assmana i anemometr – dokonywane jest obliczenie wartości i ocena wg kryteriów
podanych w przepisach [15].
W Instytucie Technik Innowacyjnych EMAG opracowano dla tego celu dwa rodzaje przyrządów pomiarowych. Pierwszy z nich jest przyrządem stacjonarnym (rys. 6), podłączonym do systemu monitorowania znajdującego się w danej kopalni.
(1)
where:
tw – temperature of the air measured using a, so
called, wet thermometer within 20÷34°C,
ts – temperature of the air measured using a, so
called, dry thermometer within 25÷35°C,
v – air velocity (m/s) multiplied by a conversion
factor [1 s  °C/m], within 0,15÷4,0 m/s.
Once the parameters presented in the formula are
measured (1) – which can be done using portable
devices such as Assman psychroaspirator and anemometer – the value can be calculated and the estimation can be done according to the criteria stipulated in the legislation [15].
Two types of measurement devices have been designed for this purpose. One of them is a stationary
device (Fig. 6) linked to the monitoring system of
a mine.
Rys. 6. Model przyrządu do określania temperatury zastępczej klimatu [12]
Fig. 6. Model of device used for determination of a substitute temperature of climate [12]
Nr 11(501) LISTOPAD 2012
Realizuje on – oprócz pomiarów – takie funkcje,
jak: obliczanie wartości temperatury wilgotnej powietrza i wartości nowego wskaźnika, wizualizacja
wartości pomierzonych i obliczanych oraz sygnalizacja (świetlna, dźwiękowa) przekroczenia dopuszczalnych progów określonych dla trzeciego stopnia zagrożenia klimatycznego.
Drugim urządzeniem jest przenośny przyrząd do
określania wskaźnika temperatury zastępczej klimatu
– MTZK-1 (rys. 7).
13
It fulfills – apart from the measurement – the following functions: calculation of the value of wet
temperature of the air and calculation of the value of
the new index, visualization of the measured and
calculated values, signaling (illumination and sound)
of any exceeding of permissible thresholds stipulated
for the third grade of climatic hazard.
The other device is a portable device used for determination of the substitute temperature of climate
index – MTZK-1 (Fig. 7).
Rys. 7. Przenośny przyrząd do wyznaczania temperatury zastępczej klimatu MTZK-1 [1]
Fig. 7. Portable device used for determination of the substitute temperature of climate MTZK-1 [1]
Przyrząd mierzy w sposób ciągły temperaturę tzw.
suchą i temperaturę tzw. mokrą, prędkość przepływu powietrza, ciśnienie atmosferyczne i wilgotność
powietrza oraz wyznacza temperaturę zastępczą
klimatu. Wszystkie wartości pomiarowe są na bieżąco wyświetlane na wyświetlaczu LCD z podświetleniem [1].
Dane pomiarowe wraz z datą i czasem mogą zostać
zapisane w wewnętrznej, nieulotnej pamięci przyrządu i mogą być lokalnie przeglądane na wyświetlaczu
urządzenia, a także skopiowane do komputera.
The device measures continuously the, so called, dry
and wet temperature, the velocity of the air flow, the
atmospheric pressure and the air humidity and, at the
same time, it determines the substitute temperature of
climate. All measurement values are continuously
displayed on a illuminated LCD [1].
3.3. Monitorowanie zjawisk związanych
z zagrożeniami pożarami endogenicznymi oraz metanowym i gazowym
3.3. Monitoring of phenomena related
to spontaneous fire hazard and methane
and gas hazards
Oprócz standardowych pomiarów stężeń tlenku
węgla i metanu oraz prędkości powietrza, służących
do określania poziomu zagrożeń metanowego i pożarami endogenicznymi, możliwe jest głębsze rozpoznanie czynników mających wpływ na poziom
i przewidywalność wzrostu poziomu tych zagrożeń.
Apart from the usual measurement of carbon monoxide and of methane concentration and of the air
velocity used for determination of the spontaneous fire
hazard and the methane hazard, more accurate recognition of factors affecting the level of these hazards and
the predictability of its increase can be done. By saying
The measurement data together with the measurement
date and time can be saved in an internal, non-volatile
memory of the device and can be either browsed
through on the device display or copied to a computer.
14
MECHANIZACJA I AUTOMATYZACJA GÓRNICTWA
Chodzi o analizę sieci wentylacyjnej wykorzystywaną do określania rozkładu pola potencjałów aerodynamicznych. Dzięki niej można oceniać niekontrolowane przepływy gazów przez zroby, w tym tlenu
wpływającego na rozwój samozagrzewania węgla,
oraz przepływy metanu i innych gazów szkodliwych
dla zdrowia (tlenek i dwutlenek węgla). Pomiary
służące określeniu wartości potencjału, to jest pomiary ciśnienia bezwzględnego oraz temperatury (termometrem suchym i wilgotnym) w wybranych punktach (węzłach) sieci wentylacyjnej oraz zrębu szybu
wdechowego, dotychczas wykonywane są za pomocą
przyrządów ręcznych.
this, the authors mean an analysis of ventilation network used to determine the distribution of the field of
aerodynamic potentials. Thanks to this analysis uncontrolled flows of gases through goaf spaces, including flows of oxygen affecting the process of
spontaneous heating of coal and flows of methane
and other gases harmful for human health (carbon
mono- and dioxide) can be estimated. The measure
ments used for determination of the value of the potential, i.e. measurement of absolute pressure and measurement of temperature (using a dry and a wet thermometer) in some selected points (knots) of the ventilation network and of the surface level of the intake shaft
have been, so far, performed using manual devices.
The field of aerodynamic potentials changes due to
changes in the air parameters and to change in the
structure of ventilation network and in the value of
the resistance of workings. It is particularly important
in case of goaf spaces that are adjacent to extraction
areas or in case of adjacent goaf spaces of two mines,
in which the analysis is performed separately. In such
case it is impossible to anticipate the consequences of
differences in the distribution of the field of potentials, and yet the consequences might include flows
of methane, carbon monoxide, carbon dioxide and
other gases from one mine to the other.
This has a very practical aspect in case of the hazard of spontaneous fire in goaf spaces. Knowing its
starting values (Fig. 8a) one can equalize the field
(Fig. 8b) and prevent the fire [6] which can also,
should methane occur in the goaf spaces, prevent
from fire explosion.
The calculation of aerodynamic potentials performed basing on measurements carried out with
manual devices are burdened with some unreliability
Pole potencjałów aerodynamicznych ulega zmianom ze względu na zmiany parametrów powietrza
oraz zmiany struktury sieci wentylacyjnej lub wartości oporów wyrobisk. Szczególnie istotne jest to
w przypadku sąsiedztwa zrobów z rejonami prowadzenia robót czy też sąsiedztwa zrobów dwóch kopalń, w których analiza sieci prowadzona jest odrębnie. W takim przypadku nie daje to możliwości
przewidzenia skutków występowania różnic w rozkładzie pola potencjałów, a mogą to być przepływy
metanu, tlenku węgla, dwutlenku węgla itp. z jednej
kopalni do drugiej.
Praktycznego znaczenia nabiera to w przypadku
zagrożenia pożarem endogenicznym w zrobach. Znając jego początkowe wartości (rys. 8a), można odpowiednio pole to wyrównać (rys. 8b) i zapobiec pożarowi [6], a w przypadku występowania w zrobach
metanu – również wybuchowi metanu.
Obliczenia potencjałów aerodynamicznych prowadzone na podstawie pomiarów dokonywanych przez
przyrządy ręczne obarczone są niepewnością wyników,
a)
b)
Rys. 8. Rozkład pola potencjałów aerodynamicznych w rejonie [6]:
a) przed wyrównaniem rozkładu – stan zagrożenia,
b) po wyrównaniu rozkładu
Fig. 8. Distribution of a field of aerodynamic potentials in an area [6]:
a) before equalization of the distribution – hazardous state,
b) after equalization of the distribution
Nr 11(501) LISTOPAD 2012
będącą głównie następstwem niejednoczesności pomiarów, błędu ludzkiego oraz zmian ciśnienia barometrycznego w okresie wykonywania pomiarów.
Wprowadzenie ciągłego monitorowania potencjałów
aerodynamicznych błędy takie likwiduje oraz pozwala na bieżąco aktualizować schemat potencjalny danego rejonu zarówno w warunkach normalnych, jak
i w przypadku wystąpienia zagrożeń.
Wykorzystując dotychczasową wiedzę o potencjałach oraz doświadczenia badawcze wynikające z prac
prowadzonych w związku z konstruowaniem przyrządów, opracowano stacjonarny przyrząd do ciągłego pomiaru parametrów fizycznych powietrza i obliczania potencjałów aerodynamicznych [10] (rys. 9).
15
of the results, which results from the lack of simultaneity of the measurement, from human errors and
from changes in barometric pressure during the
measurement. Introduction of continuous monitoring
of aerodynamic potentials eliminates these errors and
also makes it possible to update diagram of the potentials continuously, both under normal conditions and
in case of hazards.
Basing on the previous knowledge on potentials
and on the research experience resulting from projects carried out to construct various devices, a stationary device for continuous measurement of physical parameters and calculation of aerodynamic potentials has been designed [10] (Fig. 9).
Rys. 9. Przyrząd THP-2 do pomiarów i wyznaczania potencjału aerodynamicznego [10]
Fig. 9. Device THP-2 for measurement and determination of aerodynamic potential [10]
Monitorowanie zagrożonego rejonu pod kątem
rozkładu pola potencjałów aerodynamicznych umożliwia właściwą i szybką reakcję na każdą niekorzystną zmianę stanu równowagi. To zaś może zapobiec
pożarowi lub wypływowi metanu i innych niebezpiecznych gazów, a szczególnego znaczenia nabiera
w sytuacji, kiedy w zrobach występuje zarówno zagrożenie pożarem endogenicznym, jak i zagrożenie
metanowe, bowiem grozi to zapaleniem lub/i wybuchem metanu o tragicznych skutkach.
Monitoring of a hazardous area from the point of
view of the distribution of a field of aerodynamic
potentials guaranties correct and swift reaction to all
disadvantageous changes in the state of balance. This
may prevent a fire or an outburst of methane or of
other dangerous gases, and it is particularly important
in a situation when both spontaneous fire hazard and
methane hazard are present in a goaf space, because
this may lead to an ignition and/or explosion of methane with tragic consequences.
4. WYKRYWANIE ANOMALII
W GÓROTWORZE
4. DETECTION OF ANOMALIES
IN STRATA
Przedstawione wyżej nowe zakresy monitorowania
są związane z monitorowaniem systemowym, jednak
nie wyczerpują one wszystkich możliwości kontroli
zagrożeń. Można również wyprzedzająco kontrolować – okresowo lub doraźnie, w razie potrzeby –
roboty eksploatacyjne narażone na zagrożenia
wstrząsami stropowymi oraz na trudne do przewidzenia zagrożenia związane ze zjawiskami gazogeodynamicznymi. W tym drugim przypadku chodzi
The new monitoring spectrum presented ahead is
related to a system monitoring, it does not, however,
cover all possibilities as far as a hazard control in
concerned. The extraction works endangered with the
roof bump hazard and with the poorly predictable
hazard of gas- and geodynamic events can be also
preventively controlled i.e. on periodic basis or
ad hoc basis. The hazard of gas- and geodynamic
events refers to new type of events – outburst or sudden
16
MECHANIZACJA I AUTOMATYZACJA GÓRNICTWA
o występowanie nowych zjawisk wyrzutu lub nagłego wypływu gazu do wyrobisk. Objawiło się to
m.in. wyrzutem azotu i skał w jednej z kopalń
KGHM Polska Miedź S.A. oraz wypływem metanu
do wyrobiska ścianowego w jednej z kopalń Jastrzębskiej Spółki Węglowej S.A. [8]. Aparaturą
zapewniającą realizację takich kontroli jest iskrobezpieczna przenośna aparatura sejsmiczna PASAT
M [5] (rys. 10).
outflow of gas into mine workings. This occurred,
among others, in a form of an outburst of nitrogen
and rocks in one of the mines belonging to the
KGHM Polska Miedź S.A. and also in a form of
a methane outflow to a long-wall area in one of the
mines belonging to the Jastrzębska Spółka Węglowa
S.A. [8]. An intrinsically safe portable apparatus
PASAT M is an equipment that allows to perform
a control of this kind [5] (Fig. 10).
Rys. 10. Schemat blokowy aparatury PASAT M [5]
Fig. 10. Diagram of the PASAT M apparatus [5]
Sonda geofona SG3 – geophone probe SG3, Bateria Ex – Ex accumulator, PDA Ex z oprogramowaniem PASAT M
oraz modułem Bluetooth (master) – PDA Ex z with PASAT M software and a Bluetooth module (master),
LS Kabel światłowodowy – LS Light fiber cable, WE/WY transmisji CAN (slave) – INPUT/OUTPUT of CAN
transmission (slave), Moduł transmisji Bluetooth (slave) – Transmission module Bluetooth (slave),
Trigger MŁOT – Trigger HAMMER, Trigger WYBUCH – Trigger EXPLOSION
Aparatura PASAT M wykorzystana może być przy
stosowaniu następujących metod pomiarowych:
 prześwietlanie sejsmiczne pomiędzy wyrobiskami,
 profilowanie sejsmiczne podłużne w wyrobiskach
górniczych,
 prześwietlanie sejsmiczne pomiędzy otworami,
 sondowanie sejsmiczne.
Aparatura ta umożliwia też gromadzenie danych
w formie rejestracji sygnałów napięciowych lub prądowych doprowadzonych do niej z autonomicznych
iskrobezpiecznych źródeł (czujników). Jej modułowa
konstrukcja zapewniła osiągnięcie wysokiej dynamiki
toru pomiarowego, a także iskrobezpiecznej budowy,
co ma zasadnicze znaczenie dla możliwości pracy
w podziemnych wyrobiskach górniczych.
The PASAT M apparatus can be used for the following research methods:
 seismic tomography (transmission survey) between
entries,
 seismic profiling along entry,
 borehole seismic survey
 seismic probing.
The apparatus ensures, furthermore, gathering of
data in form of a registration of voltage and current
signals transferred to the apparatus from autonomic
intrinsically safe sources (sensors). Its modular construction guaranties high dynamics of measurement
channels and, furthermore, an intrinsic safety of the
construction, which is crucial in case of operation in
underground mining plants.
Nr 11(501) LISTOPAD 2012
Ze względu na bardzo wysoką precyzję aparaturę
PASAT M wykorzystywało już kilka zagranicznych
kopalń, w których anomalia stanowiły poważny problem. Oprócz kilku kopalń w Chinach czy na Białorusi znalazła ona zastosowanie w Kopalni Węgla im.
F. Zasiadki w Doniecku na Ukrainie. Zastosowano tu
metodę profilowania sejsmicznego i metodę geotomografii sejsmicznej. Profilowanie wykonano
w chodniku montażowym ściany 18. zachodniej, we
wschodnim ociosie wyrobiska (rys. 11).
Wszystkie z dotychczas wykonanych badań zweryfikowane zostały podczas prowadzenia ruchu ściany,
potwierdzając duże możliwości wykorzystania aparatury w szerokim zakresie i przy użyciu zróżnicowanych technik pomiarowych.
17
Due to its high accuracy, the apparatus PASAT M
has been used in several mines abroad, in which the
anomalies constituted a serious problem. Apart from
several mines in China or in Belarus it was implemented in the F. Zasyadko Coal Mine in Ukraine.
The methods of seismic geotomography and the
seismic profiling were applied there. The profiling
was carried out in the entry area of the long-wall No.
18, in the east wall of the working (Fig. 11).
All results of research carried out so far have been
verified during operation of the long-wall complex,
which confirms huge possibilities of the apparatus
application not only as far as the extend of research is
concerned, but also for various measurement methods.
Rys. 11. Położenie strefy zaburzonej tektonicznie stwierdzone na podstawie lokalizacji źródeł fali dyfrakcyjnej
w rejonie ściany 18. w KW im. F. Zasiadki [5]
Fig. 11. Location of a tectonically irregular zone confirmed basing on location of sources of a diffraction wave
in the region of the long-wall No. 18 of the Mine Zasyadko [5]
5. PODSUMOWANIE
5. CONCLUSIONS
Stosowanie systemu monitorowania zagrożeń aerologicznych (np. SMP-NT/A) daje szerokie możliwości
kontroli poziomu zagrożeń występujących w danej
kopalni. Poprawę oceny jakościowej zagrożeń wynikających z działania pyłów szkodliwych dla zdrowia
i wybuchu pyłu węglowego dać może ciągłe monitorowanie zapylenia oraz zastosowanie matematycznego
modelu intensywności osiadania pyłu i odpowiednich
algorytmów do określania poziomu zagrożeń.
Implementation of the system for monitoring of aerologic hazards (for example SMP-NT/A) guaranties huge
possibilities of control of the level of hazards existing in
a specific mine. Continuous monitoring of dustiness and
application of mathematical model of dust settling intensity as well as application of corresponding algorithms used for determination of the hazard level result
in improvement of quality assessment of the hazards
related to the impact of harmful dust on human health
and of the hazard of methane explosion.
18
MECHANIZACJA I AUTOMATYZACJA GÓRNICTWA
Permanentne sprawdzanie wskaźnika temperatury
zastępczej klimatu umożliwia pełną kontrolę miejsc
i rejonów narażonych na to zagrożenie oraz właściwą
ocenę poziomu zagrożenia klimatycznego.
Stałe monitorowanie rejonów eksploatacyjnych
w sąsiedztwie zrobów pod względem rozkładu pola
potencjałów aerodynamicznych umożliwi podejmowanie właściwych działań w celu ograniczenia skutków zagrożenia wentylacyjno-gazowego, pożarem
endogenicznym i metanowym.
Rozszerzenie możliwości ciągłego monitorowania
parametrów aerologicznych zagrożeń pyłowych,
klimatycznych i gazowych oraz obliczania na ich
podstawie odpowiednich wskaźników i danych przyczynią się do poprawy bezpieczeństwa załogi i ruchu
zakładu górniczego.
Możliwa jest kontrola – okresowa lub/i doraźna –
zaburzeń górotworu w polu planowanej eksploatacji
z użyciem przenośnej aparatury PASAT M.
Continuous control of the index of the substitute
temperature of climate makes it possible to control
the locations and regions endangered with this type
of hazard and to estimate the level of climatic hazard.
Continuous monitoring of exploitation regions adjacent to goaf spaces from the point of view of distribution of the field of aerodynamic potentials makes it
possible to take proper actions to reduce the consequences of the ventilation and gas hazards and the
hazards of spontaneous fires and methane fires.
Expanded functions of the continuous monitoring
of aerologic parameters of the dust, climatic hazards
and gas hazards as well as the possibility to calculate
some corresponding indexes and data basing on this
paremeters will contribute greatly to the improvement of human and operational safety.
Anomalies of the strata in the area of a planned extraction can also be controlled – on periodic or ad hoc
basis – using a portable apparatus PASAT M.
Artykuł został zrecenzowany przez dwóch niezależnych recenzentów.
Literatura
References
Dzierżak P., Szwejkowski P., Budziszewski A., Trenczek S.: Ręczny
przyrząd do wyznaczania temperatury zastępczej klimatu. Materiały
II Międzynarodowego Kongresu Górnictwa Rud Miedzi, Lubin
16-18.07.2012, Wyd. SITG O/Lubin, 2012, s. 334-340.
2. Isakow Z., Krzystanek Z., Trenczek Z., Wojtas P.: Integrated System
for Environmental Hazards Monitoring in Polish Mining. Materiały
21st World Mining Congress  Expo 2008 – Underground Mine Environment, Wyd. Agencja Reklamowo-Wydawnicza “OSTOJA”,
Kraków 2008, ISBN 978-83-921582-7-1, s.129-141.
3. Isakow Z.: Systemy i urządzenia do monitorowania zagrożeń sejsmicznych w kopalniach i otaczającego środowiska. W: Innowacje
dla gospodarki, red. S. Trenczek, Wyd. ITI EMAG, s. 162-187.
4. Kabiesz J., Konopko W.: Problemy skojarzonych zagrożeń górniczych w polskich kopalniach węgla kamiennego. Bezpieczeństwo
i Ochrona Środowiska w Górnictwie, 1995 nr 5, s. 33-40.
5. Oset K., Ptak M.: Możliwości badawcze przenośnej iskrobezpiecznej
aparatury sejsmicznej PASAT M. Przegląd Górniczy, 2012 nr 7,
s. 118-125.
6. Strumiński A.: Zwalczanie pożarów podziemnych w kopalniach,
Wydawnictwo PAN, Wrocław 1987.
7. Trenczek S.: Automatyczna aerometria górnicza dla kontroli zagrożeń
aerologicznych. Mechanizacja i Automatyzacja Górnictwa, 2005 nr 3,
s. 11-20.
8. Trenczek S., Oset K., Isakow Z.: Wykrywanie anomalii w polu
eksploatacyjnym dla zwalczania zagrożenia gazowego. Przegląd
Górniczy, 2011 nr 1-2, s. 58-62.
9. Trenczek S.: Monitorowanie zagrożeń aerologicznych a eksploatacja
złóż na dużych głębokościach. CUPRUM, 2005 nr 2, s. 49-71.
10. Trenczek S., Mróz J., Broja A.: Perspektywy rozwoju systemów
monitorowania zagrożeń gazowych o pomiary ciśnienia. W: Wybrane
zagrożenia aerologiczne w kopalniach podziemnych i ich zwalczanie,
red. N. Szlązak, Wyd. AGH, Kraków 2011, s. 143-153.
11. Trenczek S., Wojtas P.: Possibilities of on line measurements in new
hazard areas in work environment. Prace Naukowe GIG – 33rd Conference of Safety in Mines Research Institutes, Wyd. GIG, Katowice
2009, s. 255-263.
12. Trenczek S., Wojtas P.: Rozwój pomiaroznawstwa stosowanego od
pomiarów wskaźnikowych do monitorowania i nadzorowania bezpieczeństwa. Prace Naukowe Instytutu Górnictwa Politechniki Wrocławskiej, Seria: Studia i Materiały – nr 32, Wrocław 2006, s. 327-339.
Dzierżak P., Szwejkowski P., Budziszewski A., Trenczek S.: Ręczny
przyrząd do wyznaczania temperatury zastępczej klimatu. Materials of
the 2nd International Congress of the Copper Mining, Lubin
16-18.07.2012, Pub. SITG O/Lubin, 2012, p. 334-340.
2. Isakow Z., Krzystanek Z., Trenczek Z., Wojtas P.: Integrated System
for Environmental Hazards Monitoring in Polish Mining. Materials of
the 21st World Mining Congress  Expo 2008 – Underground Mine
Environment, Pub. Agencja Reklamowo-Wydawnicza “OSTOJA”,
Kraków 2008, ISBN 978-83-921582-7-1, p.129-141.
3. Isakow Z.: Systemy i urządzenia do monitorowania zagrożeń sejsmicznych w kopalniach i otaczającego środowiska. W: Innowacje dla
gospodarki, red. S. Trenczek, Pub. ITI EMAG, p. 162-187.
4. Kabiesz J., Konopko W.: Problemy skojarzonych zagrożeń górniczych w polskich kopalniach węgla kamiennego. Bezpieczeństwo
i Ochrona Środowiska w Górnictwie, 1995 No. 5, p. 33-40.
5. Oset K., Ptak M.: Możliwości badawcze przenośnej iskrobezpiecznej
aparatury sejsmicznej PASAT M. Przegląd Górniczy,2012 No. 7,
p.118-125.
6. Strumiński A.: Zwalczanie pożarów podziemnych w kopalniach,
Publishing house PAN, Wrocław 1987.
7. Trenczek S.: Automatyczna aerometria górnicza dla kontroli zagrożeń
aerologicznych. Mechanizacja i Automatyzacja Górnictwa, 2005 No.
3, p. 11-20.
8. Trenczek S., Oset K., Isakow Z.: Wykrywanie anomalii w polu eksploatacyjnym dla zwalczania zagrożenia gazowego. Przegląd Górniczy 2011, No. 1-2, p. 58-62.
9. Trenczek S.: Monitorowanie zagrożeń aerologicznych a eksploatacja
złóż na dużych głębokościach. CUPRUM, 2005 No. 2, p. 49-71.
10. Trenczek S., Mróz J., Broja A.: Perspektywy rozwoju systemów
monitorowania zagrożeń gazowych o pomiary ciśnienia. In: Wybrane
zagrożenia aerologiczne w kopalniach podziemnych i ich zwalczanie,
red. N. Szlązak, Pub. AGH, Kraków 2011, p. 143-153.
11. Trenczek S., Wojtas P.: Possibilities of on line measurements in new
hazard areas in work environment. Prace Naukowe GIG – 33rd Conference of Safety in Mines Research Institutes, Pub. GIG, Katowice
2009, p. 255-263.
12. Trenczek S., Wojtas P.: Rozwój pomiaroznawstwa stosowanego od
pomiarów wskaźnikowych do monitorowania i nadzorowania bezpieczeństwa. Prace Naukowe Instytutu Górnictwa Politechniki Wrocławskiej, Series: Studia i Materiały – No. 32, Wrocław 2006, p. 327-339.
1.
1.
Nr 11(501) LISTOPAD 2012
19
13. Trutwin W.: Pomiaroznawstwo i monitorowanie wentylacji kopalń.
Materiały 1. Szkoły Aerologii Górniczej, Wyd. Centrum EMAG, Katowice 1999.
14. Ustawa z dnia 9 czerwca 2011 r. Prawo geologiczne i górnicze (Dz.
U. z 2011, nr 163, poz. 981).
15. Projekt – wersja z dnia 30 marca 2012 r. – rozporządzenia Ministra
Środowiska w sprawie zagrożeń naturalnych w zakładach górniczych.
13. Trutwin W.: Pomiaroznawstwo i monitorowanie wentylacji kopalń.
Materials of the 1. School of the mining aerology, Pub. Centrum
EMAG, Katowice 1999.
14. Geological and mining law – Act from July 9th, 2011 (Journal of
Laws of the Republic of Poland 2011, No. 163, pos. 981).
15. Project – version from March 30th, 2012 – of the regulation of the
Ministry of Environment on natural hazards in mining plants.
Artykuł został zrecenzowany przez dwóch niezależnych recenzentów.
The article was reviewed by two independent reviewers.
РАЗВИТИЕ СИСТЕМНОГО МОНИТОРИНГА УГРОЗ В ПОДЗЕМНОЙ ГОРНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
В статье указано влияние взаимосвязанных опасностей по эндогенным, метановым пожарам, по климатическим горным
ударам и взрыву угольной пыли на уровень безопасности в данной зоне разработки. Возможные угрозы были охарактеризованы с точки зрения динамики последствий их возникновения, что дало возможность выделить группы опасностей пассивного характера, в том числе явные и скрытые, а также динамического характера. По сравнению с ранее проведенными диапазонами мониторинга угроз представлено новые диапазоны – пылеметрию, барометрию и термогигрометрию – новейшие
функциональные возможности систем мониторинга. Также рассмотрено новые возможности мониторинга горной массива
в целях выявления возможности появления опасных газогеодинамических явлений.