Nowak ściaga liszka.docx

Powietrze kopalniane, skład, najwyższe dopuszczalne stężenia.

Powietrze kopalniane, wypełniające wyrobiska górnicze, jest roztworem powietrza atmosferycznego, pary wodnej i gazów oraz pyłów wydzielających się w kopalni. Powietrze wprowadzone do wyrobisk górniczych, o składzie niewiele odbiegającym od składu powietrza atmosferycznego, nosi nazwę powietrza świeżego. Po przewietrzeniu miejsc pracy, gdy skład takiego powietrza ulega znacznym zmianom, nosi ono nazwę powietrza zużytego. Powietrze przepływające wyrobiskami górniczymi ulega ciągłym zmianom zarówno w sensie fizycznym (zmiany ciśnienia, temperatury, prędkości, gęstości) jaki i chemicznym (dopływ gazów, zanieczyszczeń, zmniejszanie się lub zwiększanie zawartości pary wodnej).

Wszędzie tam gdzie w kopalni muszą przebywać ludzie, powietrze kopalniane musi mieć odpowiedni skład i odpowiednią temperaturę. Zgodnie z przepisami górniczymi wszystkie dostępne wyrobiska i pomieszczenia należy tak przewietrzać, aby zawartość tlenu w powietrzu nie była mniejsza niż 19% (objętościowo), a najwyższe dopuszczalne stężenia gazów w powietrzu nie przekraczały następujących wartości:

NDS - najwyższe dopuszczalne stężenie średnio ważone w okresie 8 godzin,

NDSCh - najwyższe dopuszczalne stężenie chwilowe w czasie nie dłuższym niż 30 min. w okresie zmiany roboczej.

UWAGA: W zakładach górniczych stosujących maszyny z napędem spalinowym zawartość tlenków azotu określa się na podstawie stężenia dwutlenku azotu.

W razie stwierdzenia, że skład powietrza nie odpowiada wymaganiom określonym powyżej, należy niezwłocznie wycofać ludzi, a wejście do zagrożonego wyrobiska zagrodzić. W miejscach takich mogą być wykonywane tylko prace z zakresu ratownictwa górniczego i przeciwpożarowe.

Zawartość metanu w powietrzu kopalnianym nie powinna przekraczać:

              - 1 % - w rejonowych prądach powietrza zużytego,

              - 0.75 % - w szybie wydechowym.

Gdy stosujemy metanometrię automatyczną zawartość metanu w rejonowych prądach powietrza zużytego może wynosić - 1.5 %.

W razie stwierdzenia w wyrobisku zawartości metanu powyżej 2 %, należy niezwłocznie wycofać ludzi z zagrożonych wyrobisk, wyłączyć sieć elektryczną, unieruchomić maszyny i inne urządzenia, a wejścia do tych wyrobisk zagrodzić, zawiadamiając najbliższą osobę dozoru ruchu. Obowiązek wyłączenia urządzeń elektrycznych nie dotyczy tych urządzeń, które zostały dopuszczone do pracy przy zawartości metanu powyżej 2 %.

W polach niemetanowych, w razie stwierdzenia w próbach powietrza pobranych do analizy laboratoryjnej zawartości 0.1 % metanu lub wyższej oraz w zakładach górniczych wydobywających węgiel kamienny również w razie stwierdzenia w pokładzie węgla metanonośności powyżej 0.1 m3/Mg w przeliczeniu na czystą substancję węglową kierownik ruchu zakładu górniczego obowiązany jest niezwłocznie:

1) zastosować niezbędne rygory bezpiecznego prowadzenia robót w warunkach powstałego                   zagrożenia metanowego,

2) powiadomić właściwy organ państwowego nadzoru górniczego,

3) zlecić badanie stanu zagrożenia metanowego jednostce naukowo-badawczej wskazanej przez  Prezesa Wyższego Urzędu Górniczego.

Gazy występujące w kopalniach soli

W kopalniach soli najczęściej spotykanymi gazami wydzielającymi się do powie­trza są: metan, wodór, etan, propan, butan, dwutlenek węgla oraz azot. Ogólnie można stwierdzić, że w kopalniach soli największa ilość gazów w stosunku do całkowitej wydziela się podczas prowadzenia i»bót strzelniczych i może ona wy­nosić 80%, a najmniej — 4% przy wierceniu otworów strzałowych. Jest charak­terystyczne, że w starych zrobach nie spotyka się gazów palnych.

W Polsce, w inowrocławskich kopalniach soli spotyka się nagle wyrzuty me­tanu. Pomimo to ilość gazów wydzielających się w kopalniach soli jest daleko mniejsza niż w kopalniach węgla. Jest to spowodowane bardzo małą porowato­ścią złóż soli.

Dopuszczalne wartości gazów w kopalni

a) tlen (O2) – gaz niezbędny dla procesów oddychania wszystkich organizmów żywych, bezbarwny, bez zapachu, łączy się ze wszystkimi pierwiastkami, min. stężenie tlenu w powietrzu kopalnianym wynosi 19%, przy 17% gaśnie benzynowa lampka wskaźnikowa, przy 15% człowiek jest niezdolny do pracy fizycznej (ucieczki), przy 12% zagrożone życie ludzkie, przy 10% mdłości utrata przytomności, 7% natychmiastowa śmierć.

b) dwutlenek węgla (CO2) – gaz bezbarwny, bez zapachu, o smaku lekko kwaśnym, nie palny, nie wybuchowy, nie trujący, jest gazem duszącym, zbiera się na dole wyrobiska gdyż jest cięższy od powietrza (ciężar 1,96 g/cm3), max stężenie CO2 NDS – 1%, NDSch – 1%.

c) tlenek węgla (CO) – gaz bezbarwny, bez zapachu, bez smaku, gaz trujący, gromadzi się w górnych częściach wyrobiska gdyż jest lżejszy od powietrza (ciężar 1,25 g/cm3), wybuchowy w granicach 14 do 29% w temp. normalnej i 7,5 do 29% w temp. 600˚, max stężenie CO NDS – 0,0026%, NDSch – 0,015%.

d) tlenek i dwutlenek azotu (NO, NO2) – gaz trujący, nie wybuchowy, o gryzącym zapachu, max stężenie NO i NO2 wynosi: NDS – 0,00026%, NDSch – 0,00052%.

e) dwutlenek siarki (SO2) – gaz trujący, max stężenie SO2 wynosi: NDS – 0,00075%, NDSch – 0,0019%.

f) siarkowodór (H2S) – gaz palny, wybuchowy w granicach 4 do 46%, gaz trujący, max stężenie H2S wynosi: NDS – 0,0007%, NDSch – 0,0014%.

Strumień objetościowy V2/V1=n2/n1 [m3/s]

Zawartość pary wodnej x=0,622 (pw/pb-pw) [J/kgK]

Ilość wydzielającego się metanu qv=mWo0,8/1440 [ m3/min]

Odmetanowaniemax duze odciagniecie metanu szczelnymi przewodami ze skal otaczajacych i pokladow wegla, umozliwiajace prowadzenie robot udostepniajacych, przygotowawczych i eksploatacyjnych w warunkach normalnych, przy mozliwie niskiej zawartosci CH4  a)odmetanowanie wyrobisk przyg i udos, odm.wyr.otamowanych, odm.wyprzedzające stosowane przed wybieraniem pokładu, jeszcze w czasie udostępnienie złoża odm.ścian- wyprzedzające

Wenty sposoby gaszenia pozarów- pasywna-odizolowanie pozarów od czynnych wyrobisk tamami izolacyjnymi, aktywne- inertyzacja atmosfery (wtłaczanie gazów CO2 CH4 ubogie w tlen)

Wpływ pozaru we pradzie wznosząc.Pozary w tym prądzie powodują przesunięcie pkt pracy wentylatora, na jego ch-ke w kierunku „na prawo” tz. Zmniejsza się jego depresja, zwiększa się ilość powietrza płynącego przez wentylator i zużycie energii pobieranej przez wilnik went.

Przy przem adiabatycznej qab=102m/K T= Tśred+(H/qab) [K]

Granice wybuchowości gazów:H2(4-72) H2S(4-46) CO(12-74) CH4(5-15) CxHy(2-15)

Trujące gazy CO,H2S SO2 NO,NO2

Stałą gazowa pary wodnej R=8314,51J/kmolK/18,02kg/kmol =461,4J/kgK

Obliczyć tem na głębokości H grad geot T=10C+0,03(1000-30)=39,1C

Wenty lutniowa 6m ssący, 8m tłoczący, w niemetanowych 10m, komb 3m.

Strata naporu [N/m2 Pa] gama [kg/m2s2]

Kierunek W2-1 W2-1=Z2-Z1 +p2-p1/gśr+V2-V2/2g [Nm/N]

Połączenie II Rz=1/(1/pierR+1/pierR)2 [Ns2/m8]

Obliczyc %rozdział pow A=12/pierR   Q1=A1/A1+A2 100%

Metoda regulacji wentyl: zmiana oporu kopalni, obortów wirnika, kata ustawienia łopatek kierowniczych wentylatora

Dla powietrza suchego - równanie stanu 

  p - ciśnienie powietrza suchego [Pa]  T - temperatura powietrza w [K]

  Rp-indywidualna stała =287 J/kg*K -gęstość powietrza suchego

Dla pary wodnej w/g równania stanu      

   e  - prężność ( ciśnienie) pary wodnej nienasyconej [Pa]  - gęstość- masa pary wodnej zawarta w jednostce objętości   Re- indywidualna stała = 461,5 J/kg*K

T - temperatura pary w [K]

WILGOTNOŚĆ POWIETRZA

Powietrze jest mieszaniną różnych gazów. Powietrze atmosferyczne zawiera prawie zawsze również i wodę w postaci pary. Na podstawie prawa Daltona ciśnienie powietrza wilgotnego jest sumą ciśnień powietrza suchego ps i pary wodnej pw

Rozróżnia się parę nasyconą i nienasyconą. Jeżeli w układzie ciecz i faza gazo­wa tej cieczy pozostają w równowadze polegającej na tym, że w tym czasie tyle samo cząstek ze stanu cieczy przechodzi w stan pary i ze stanu pary w stan cieczy, to para jest nasycona. Wynika stąd własność, że w danej temperaturze znajduje się najwięk­sza z możliwych ilości cząstek w postaci pary. Wtedy i ciśnienie cząstkowe pary jest także największe.Bardzo ważną własnością pary nasyconej jest to, że prężność pary nasyconej E zależy tylko od temperatury, a nie zależy od objętości. Jeżeli objętość zmniejszy się, to pewna ilość pary przejdzie w stan cieczy, ale ciśnienie pozostanie takie samo. Do par nasyconych nie stosuje się więc prawa Boyle'a-Mariotte, które mówi, że ciśnienie gazu jest odwrotnie proporcjonalne do jego objętości.

Prężności par nasyconych w temperaturach wyższych są odpowiednio większe, ale zależność od temperatury nie jest liniowa. Nie można więc do obliczania zmian pręż­ności par nasyconych stosować prawa Gay-Lussaca, mówiącego, że ciśnienie gazu przy tej samej objętości jest proporcjonalne do temperatury bezwzględnej. Zależność ciśnienia par nasyconych od temperatury wyznaczona została doświadczalnie i poda­na jest w postaci tablic lub wykresów.

Do pary nienasyconej stosuje się wszystkie prawa przemian gazowych, a więc i równanie stanu gazów, aż do stanu nasycenia włącznie (wilgotność względna 100%).

Wilgotność bezwzględna    określa ilość gramów pary wodnej przypadającej na 1 m3 powietrza (jest więc gęstością pary wodnej) w danych warunkach ciśnienia i temperatury.

Wilgotność bezwzględną wyzn...