Produkt 2 WYTYCZNE OCENY ZAGROENIA POAREM W WYROBISKACH KOPALNI I ZROBACH WRAZ Z ZASADAMI POMIARÓW PARAMETRÓW POWIETRZA KOPALNIANEGO.

Transkrypt

1 Produkt WYTYCZNE OCENY ZAGROENIA POAREM W WYROBISKACH KOPALNI I ZROBACH WRAZ Z ZASADAMI POMIARÓW PARAMETRÓW POWIETRZA KOPALNIANEGO. Zespół realizujcy badania: dr in. Janusz CYGANKIEWICZ dr in. Józef KNECHTEL, mgr in. Dariusz Gapiski mgr in. Lucjan wierczek mgr in. Marek Wickowski Kierownik projektu strategicznego: Prof. dr hab. in. Stanisław Wasilewski KRAKÓW, kwiecie 013 roku #!"

2 Wczesne wykrywanie poarów endogenicznych. 1. W celu wykrycia procesów samozagrzewania wgla i kontrolowania ich przebiegu w wyrobiskach górniczych w wyznaczonych stacjach pomiarowych wczesnego wykrywania poarów endogenicznych, zwanych dalej stacjami pomiarowymi, pobiera si próby powietrza i prowadzi analiz jego składu.. Stacje pomiarowe lokalizuje si w rejonach wentylacyjnych, w których prowadzi si eksploatacj pokładów wgla likwidacj wyrobisk wykonanych w wglu, bd dry si wyrobiska w pokładach wgla oraz w innych rejonach wyznaczonych przez kierownika działu wentylacji..1. Stacje pomiarowe lokalizuje si: 1) w przepływowych prdach powietrza dopływajcych i wypływajcych z poszczególnych cian prowadzonych z zawałem stropu z podsadzk sklasyfikowanych jako zagroone poarem endogenicznym, ) w prdach powietrza dopływajcych i wypływajcych z wyrobisk korytarzowych, przewietrzanych za pomoc wentylacji odrbnej, dronych w pokładach wgla, 3) przy zrobach w chodniku wentylacyjnym dla powietrza wypływajcego ze zrobów pobieranego za pomoc sond próbobiorczych zainstalowanych w zrobach, ) przy rurocigach odmetanowania w rejonach, w których wystpuje zagroenie poarowe, 5) przy tamach izolacyjnych, wyznaczonych przez kierownika działu wentylacji, dla pobierania prób powietrza spoza tych tam, ) w innych miejscach wyznaczonych przez kierownika działu wentylacji... Szczegółow lokalizacj wszystkich stacji pomiarowych ustala kierownik działu wentylacji..3. Na stacjach pomiarowych, o których mowa w pkt, pobiera si próby powietrza do analizy, przy czym na stacjach, o których mowa w pkt.1.1) i.1.), podczas pobierania prób dodatkowo okrela si ilo przepływajcego powietrza. Unika si pobierania prób powietrza, gdy prowadzone s procesy technologiczne, przy których wydziela si tlenek wgla, wodór, acetylen, etylen i propylen, w szczególnoci roboty strzałowe, prace spawalnicze i ruch kolejek spalinowych... Na stacjach pomiarowych, o których mowa w pkt.1.1).1.), próby powietrza pobiera si co najmniej razy w tygodniu, a zza tam izolacyjnych o cechach przeciwwybuchowych w pokładach niemetanowych, co najmniej raz w miesicu.

3 3 Czstotliwo pobierania prób powietrza dla pozostałych miejsc ustala kierownik działu wentylacji..5. Na stacjach pomiarowych wlotowych zlokalizowanych w prdach powietrza dopływajcych do wyrobisk, o których mowa w pkt.1.1) i.1.), nie pobiera si prób powietrza, jeeli w odpowiadajcych im stacjach pomiarowych wylotowych nie stwierdza si obecnoci tlenku wgla..5.1.w razie stwierdzenia tlenku wgla na stacjach pomiarowych, o których mowa w pkt.5., kontroluje si skład powietrza na tych stacjach i powizanych z nimi stacjach wlotowych. Kontrol przeprowadza si w okrelonych odstpach czasu, w szczególnoci co kilka godzin, i ustala tendencj zmian. 3. Jeeli na stacjach pomiarowych wykonuje si pomiary stenia tlenku wgla za pomoc indywidualnych przenonych analizatorów (tzw. -mierzy), a stenie tlenku wgla nie przekracza 10 ppm, to nie wymaga si na tych stacjach pobierania prób powietrza do analizy Osoba dokonujca na stacjach pomiarowych pomiarów tlenku wgla za pomoc -mierzy, wpisuje wyniki tych pomiarów do ksiki wczesnego wykrywania poarów endogenicznych. 3.. Na stacjach pomiarowych znajduj si tablice z numerami stacji, na których próbobiorca dokumentuje fakt pobrania próby powietrza, przez dokonanie wpisu daty, wyniku pomiaru prdkoci i iloci powietrza oraz swego nazwiska. Na tablicy powinno by miejsce na dat i podpis kontrolujcej osoby dozoru.. W próbach powietrza pobieranych na stacjach pomiarowych oznacza si: tlen (O ), dwutlenek wgla ( ), tlenek wgla (), metan (CH ) i azot (N ), a w przypadku stosowania precyzyjnej analizy chromatograficznej gazów równie acetylen (C H ), etylen (C H ), propylen (C 3 H ) i wodór (H )..1. Analiz pobranych prób powietrza wykonuje si z dokładnoci co najmniej: 1) ± 0,1 % obj. - dla tlenu, ) ± 0,03 % obj. - dla dwutlenku wgla, 3) ± 0,05 % obj. - dla metanu w zakresie od 0 do 5%, ) ± 0,0001 % obj. - dla tlenku wgla w zakresie od 0 do 0,00%... Zawarto azotu wyznacza si jako dopełnienie składników powietrza, o których mowa w pkt.1, do 100% obj., stosujc wzór: N = (O CH ) [%] (1) metodami bezporednimi o dokładnoci analizy co najmniej ± 0,5 % objtociowo.

4 .3. Na podstawie wyników analiz oblicza si: 1) wskanik przyrostu tlenku wgla dla stacji wylotowych, o których mowa w pkt.1.1) i.1..), stosujc wzór: = - x [%] () - procentowa zawarto tlenku wgla na stacji pomiarowej wylotowej, x - procentowa zawarto tlenku wgla na stacji pomiarowej wlotowej, przy czym x = 0 %, jeeli na tej stacji nie s pobierane próby powietrza; ) wskanik iloci tlenku wgla.1.1) i.1.), stosujc wzór: dla stacji wylotowych, o których mowa w pkt = 10 q' q" = 1000 (3) () - wskanik iloci tlenku wgla, l/min, - ilo powietrza na stacji pomiarowej, m 3 /min, q' co - stenie tlenku wgla na stacji pomiarowej wyraone w procentach, q" co - stenie tlenku wgla na stacji pomiarowej wyraone w ppm; 3) wskanik Grahama G dla stacji, o których mowa w pkt.1.3) -.1.5), stosujc wzór: G = (5) 0,5N O ) (, N, O - procentowe zawartoci tlenku wgla, azotu i tlenu na stacji pomiarowej... Wielkoci wskaników przyrostu tlenku wgla i Grahama G oblicza si do czterech miejsc po przecinku, a wskanika iloci tlenku wgla po przecinku. do jednego miejsca

5 5. Wyniki analiz prób powietrza, jego iloci i obliczone wskaniki: przyrostu tlenku wgla 5 wyraonego w procentach, iloci tlenku wgla wyraonego w litrach na minut i wskanik Grahama G wpisuje si na bieco do ksiki wczesnego wykrywania poarów endogenicznych, któr prowadzi si metod tradycyjn w technice komputerowej Wielkoci wskaników, o których mowa w pkt., przedstawia si w formie graficznej na tradycyjnym wykresie wykonanym w technice komputerowej. 5.. W ksice wczesnego wykrywania poarów endogenicznych w komputerowej bazie danych szczegółowo opisuje si lokalizacj stacji pomiarowych bd miejsca tych stacji zaznacza si na schemacie przestrzennym wyrobisk górniczych.. Ocen stanu zagroenia wyrobisk górniczych poarami endogenicznymi w wyrobiskach górniczych w pokładach niemetanowych zaliczonych do I-szej kategorii zagroenia metanowego przeprowadza si na podstawie wskaników: przyrostu tlenku wgla, iloci tlenku wgla nr. i Grahama G według kryteriów przedstawionych w tabelach nr 1 i Kryteria zagroenia poarowego wg wskaników Tabela nr 1 i obliczonych na podstawie wyników analiz prób powietrza pobranych na stacjach pomiarowych zlokalizowanych w przepływowych prdach powietrza, opisanych w punktach.1.1. i.1. Wskanik iloci tlenku wgla [l/min] i przyrostu tlenku wgla [%] 0 < 10 przy 0,0010 < 0,00 10 < 30 przy 0,00 > 30 > 0,00 Sposób postpowania Wzmoona obserwacja w kontrolowanym rejonie, zwikszona czstotliwo pobierania prób powietrza Naley przystpi do prac profilaktycznych przy zachowaniu normalnego ruchu w zagroonym rejonie; przy czym plan prac profilaktycznych opracowuje kierownik działu wentylacji, a zatwierdza kierownik ruchu zakładu górniczego Akcja przeciwpoarowa

6 Tabela nr Kryteria zagroenia poarowego wg wskanika G obliczonego na podstawie wyników analiz prób powietrza pobranych na stacjach pomiarowych zlokalizowanych przy zrobach w chodniku wentylacyjnym i tamach izolacyjnych, opisanych w punktach Wskanik Grahama G Sposób postpowania 0 < G < 0,005 Sytuacja normalna nie wystpuje zagroenie poarowe w zrobach 0,005 < G < 0,0070 Wzmoona obserwacja atmosfery w zrobach, zwikszona czstotliwo pobierania prób powietrza 0,0070 < G < 0,0300 Naley przystpi do prac profilaktycznych przy zachowaniu normalnego ruchu w zagroonym rejonie, przy czym plan prac profilaktycznych opracowuje kierownik działu wentylacji, a zatwierdza kierownik ruchu zakładu górniczego G > 0,0300 Akcja przeciwpoarowa 7. Dla wyników analiz powietrza pobieranych na stacjach pomiarowych, o których mowa w pkt.1.), ocen zagroenia poarowego i sposób postpowania ustala kierownik działu wentylacji, kierujc si kryteriami podanymi w tablicach nr 1 i nr. 8. W systemach -metrii automatycznej do wczesnego wykrywania poarów endogenicznych stosuje si czujniki: 1) analizatory kontrolujce zawarto tlenku wgla w powietrzu kopalnianym, ) prdkoci powietrza przepływomierze pozwalajce mierzy ilo powietrza w miejscu ich zainstalowania, 3) temperatury, ) analizatory kontrolujce zawarto innych składników powietrza kopalnianego i gazów poarowych oraz dymu. 9. Bezwzgldny błd pomiarowy przyrzdów nie powinien przekracza: 1) ± 3 ppm (± 0,0003 %) - dla czujników i analizatorów tlenku wgla w zakresie pomiarów 0 do 100 ppm (od 0 do 0,01 %), ) ± 0,5 C - dla pomiarów temperatury Wzgldny błd pomiarowy czujników prdkoci powietrza przepływomierzy nie powinien by wikszy od ± 10 %. 9.. Wielkoci fizyczne mierzone przez przyrzdy, o których mowa w pkt 9, powinny by wskazywane i rejestrowane w dyspozytorni -metrii automatycznej.

7 7 10. Lokalizacj czujników i analizatorów, o których mowa w pkt 8, ustala kierownik działu wentylacji. 11. Na stacjach pomiarowych, na których wykonuje si pomiary tlenku wgla za pomoc czujników analizatorów, nie wymaga si pobierania prób powietrza do analizy, jeeli na tych stacjach stenie tlenku wgla nie przekracza wartoci 10 ppm (0,0010 %). 1. Kade przekroczenie stenia tlenku wgla o warto 10 ppm (0,0010 %) pojawienie si tlenku wgla na stacjach pomiarowych, na których dotychczas tlenek wgla nie wystpował, powinno by niezwłocznie wyjanione przez dyspozytora ruchu kopalni w porozumieniu z kierownikiem działu wentylacji. 13. Jeeli na stacji pomiarowej nastpi wzrost stenia tlenku wgla powyej 10 ppm (0,0010 %) niezwizanego z procesami technologicznymi, w szczególnoci robotami strzałowymi spawalniczymi, przystpuje si do pobierania prób powietrza i stosowania w tym rejonie wczesnego wykrywania poarów endogenicznych metod analiz składu powietrza kopalnianego i jego zmian, w celu zlokalizowania miejsca zagroenia poarowego. 1. Jeeli na stacji pomiarowej wylotowej zainstalowane s czujniki analizatory rejestrujce wszystkie składniki powietrza kopalnianego i gazów poarowych, niezbdne do okrelenia składu wybuchowego mieszaniny gazowej, to dopuszcza si prowadzenie wczesnego wykrywania poarów endogenicznych prac profilaktycznych i akcji przeciwpoarowej na podstawie wskaza przyrzdów, bez koniecznoci pobierania dodatkowych prób powietrza na tej stacji. 15. Dla dalszego zwikszenia kontroli stanu zagroenia poarowego w wyrobiskach górniczych stosuje si indywidualne przenone analizatory tlenku wgla (-mierze) i pirometry do pomiaru temperatury. 1. Pirometry do wyszukiwania anomalii termicznych w stropie, spgu i ociosach wyrobisk, spowodowanych samozagrzewaniem si wgla, powinny charakteryzowa si rozdzielczoci temperatury ± 0,1 C w zakresie rónicy temperatur T od 0 do 5 C. Kryterium samozagrzewania si wgla w miejscu wykonywanego pomiaru jest wzrost temperatury powierzchni wgla w stosunku do temperatury powietrza powyej wartoci T = 3 C. 17. Miejsce wykonywania pomiarów za pomoc przenonych analizatorów tlenku wgla (mierzy) i pirometrów oraz czstotliwo wykonywania tych pomiarów i sposób dokumentowania wyników ustala kierownik działu wentylacji.

8 8 18. Dla zwikszenia kontroli stanu zagroenia poarowego w wyrobiskach górniczych, a zwłaszcza dla oceny temperatury i masy zagrzanego wgla, w próbkach powietrza pobieranych na stacjach pomiarowych mona oznacza dodatkowo: etylen, propylen, acetylen i wodór. 19. W wyrobiskach górniczych, w pokładach zaliczonych do II I kategorii zagroenia metanowego, dla zwikszenia kontroli stanu zagroenia poarowego przeprowadza si precyzyjn analiz chromatograficzn gazów wyznaczajc dodatkowo etylen, propylen, acetylen oraz wodór Analiz pobranych prób powietrza, przy oznaczaniu gazów, o których mowa w pkt 18, przeprowadza si z dokładnoci co najmniej: 1) ± 0,0001 ppm - dla acetylenu, ) ± 0,001 ppm - dla etylenu i propylenu, 3) ± 1 ppm - dla wodoru Na podstawie wyników analiz oblicza si: 1) wskanik przyrostu wodoru H, etylenu C H, propylenu C 3 H i acetylenu C H dla stacji, o których mowa w pkt.1.1) -.1.5): (ppm) () x H = H H (ppm) (7) x CH = CH CH (ppm) (8) x C3H = C3H C3H (ppm) (9) x CH = CH CH H, C H, C 3 H, C H oznaczaj odpowiednio zawartoci wodoru, etylenu, propylenu i acetylenu w ppm na stacji pomiarowej wylotowej, x x x x H CH, C3H, CH, oznaczaj odpowiednio zawartoci wodoru, etylenu, propylenu i acetylenu w ppm na stacji pomiarowej wlotowej. ) wskanik iloci wodoru dla stacji wylotowych, o których mowa w pkt.1.1) i H.1.), stosujc wzór: " qh H = 1000 (10)

9 9 H - wskanik iloci wodoru, l/min, - ilo powietrza na stacji pomiarowej, m 3 /min, " qh - stenie wodoru na stacji pomiarowej wyraone w ppm. 3) wskanik iloci etylenu C H dla stacji wylotowych, o których mowa w pkt.1.1) i.1.), stosujc wzór: " qch CH = 1000 (11) C H - wskanik iloci etylenu, l/min, - ilo powietrza na stacji pomiarowej, m 3 /min, q " C H - stenie etylenu na stacji pomiarowej wyraone w ppm. ) wskanik iloci propylenu C 3 H dla stacji wylotowych, o których mowa w pkt.1.1) i.1.), stosujc wzór: C 3 H " qc 3H C3H = wskanik iloci propylenu, l/min, (1) - ilo powietrza na stacji pomiarowej, m 3 /min, " qc 3 H - stenie propylenu na stacji pomiarowej wyraone w ppm. 5) Ocen stanu zagroenia wyrobisk górniczych poarami endogenicznymi w wyrobiskach w pokładach zaliczonych do II I kategorii zagroenia metanowego przeprowadza si na podstawie wskaników: przyrostu tlenku wgla, iloci tlenku wgla i Grahama G (tabela nr ) oraz wyników precyzyjnej analizy chromatograficznej gazów według kryteriów przedstawionych w tabelach nr 3, i 5.

10 10 Tabela nr 3 Kryteria zagroenia poarowego wg wskaników i obliczonych na podstawie wyników analiz prób powietrza pobranych na stacjach pomiarowych zlokalizowanych w przepływowych prdach powietrza, opisanych w punktach.1.1. i.1. Wskanik iloci tlenku wgla i wodoru [l/min] i przyrostu tlenku wgla [%] 0 < 10 przy 0,0010 < 0,00 10 < 30 7 H przy 0,00 Sposób postpowania Wzmoona obserwacja w kontrolowanym rejonie, zwikszona czstotliwo pobierania prób powietrza Naley przystpi do prac profilaktycznych przy zachowaniu normalnego ruchu w zagroonym rejonie; przy czym plan prac profilaktycznych opracowuje kierownik działu wentylacji, a zatwierdza kierownik ruchu zakładu górniczego > 30 > 0,00 > 7 H Akcja przeciwpoarowa Tabela nr Kryteria zagroenia poarowego wg wskanika poarowego WP- na podstawie precyzyjnej analizy chromatograficznej prób powietrza zlokalizowanych przy zrobach w chodniku wentylacyjnym i tamach izolacyjnych opisanych w punktach.1.3) -.1.5). Wskanik poarowy WP- - 1 < WP- - 0,8-0,8 < WP- 0,8 WP- > 0,8 Sposób postpowania Wzmoona obserwacja w kontrolowanym rejonie, zwikszona czstotliwo pobierania prób powietrza Naley przystpi do prac profilaktycznych przy zachowaniu normalnego ruchu w zagroonym rejonie, przy czym plan prac profilaktycznych opracowuje kierownik działu wentylacji, a zatwierdza kierownik ruchu zakładu górniczego Akcja poarowa

11 11 Tabela nr 5 Kryteria zagroenia poarowego wg wskaników C H, propylenu C 3 H i acetylenu C H obliczonych na podstawie precyzyjnej analizy chromatograficznej prób powietrza zlokalizowanych przy zrobach w chodniku wentylacyjnym opisanych w punkcie.1.3). Wskaniki przyrostu - etylenu C H - propylenu C 3 H - acetylenu C H Sposób postpowania 0 C H 0,03 0 C 3 H 0,03 0 C H 0,003 Sytuacja normalna, nie wystpuje zagroenie poarowe w zrobach. 0,03 < C H 0,09 0,03 < C 3 H 0,09 0,003 < C H 0,005 Wzmoona obserwacja w kontrolowanym rejonie, zwikszona czstotliwo pobierania prób powietrza C H > 0,09 C 3 H > 0,09 C H > 0,005 Naley przystpi do prac profilaktycznych przy zachowaniu normalnego ruchu w zagroonym rejonie, przy czym plan prac profilaktycznych opracowuje kierownik działu wentylacji, a zatwierdza kierownik ruchu zakładu górniczego ) wskaniki poarowe oznaczane dla stacji, o których mowa w pkt.1.3) -.1.5), stosujc wzór: WP WP3 WP 1 = (13) H C H + C H = (1) C H + C H C H = (15) WP = ( H H C H ( C H C H ) ( C H + C H 3 3 ) + C H )

12 1 - zawarto tlenku wgla w ppm, zawarto dwutlenku wgla w %, H - zawarto wodoru w ppm, C H - zawarto acetylenu w ppm, C H - zawarto etylenu w ppm, C 3 H - zawarto propylenu w ppm Temperatur zagrzanego wgla okrela si w oparciu o wartoci obliczonych wskaników poarowych, o których mowa w pkt 18., i porównuje j z wartociami wzorcowymi opracowanymi dla pokładu, w którym prowadzone s pomiary Mas zagrzanego wgla okrela si, porównujc wskaniki iloci tlenku wgla, iloci wodoru H, iloci etylenu C H,oraz iloci propylenu C 3 H z wartociami wzorcowymi opracowanymi dla pokładu, w którym prowadzone s pomiary.