GÓRNICTWO I GEOLOGIA 2013 Tom 8 Zeszyt 3 Andrzej STRUMIŃSKI, Barbara MADEJA-STRUMIŃSKA Uczelnia Zawodowa Zagłębia Miedziowego, Lubin OCENA MOŻLIWOŚCI WYBUCHU LUB ZAPALENIA GAZÓW W ZROBACH ŚCIAN ZAWAŁOWYCH Streszczenie. W artykule przedstawiono praktyczną metodę oceny zagrożenia wybuchem lub zapaleniem atmosfery w zrobach ścian zawałowych. W szczególności dotyczy ona ścian eksploatacyjnych w pokładach metanowych i skłonnych do samozapalenia. W metodzie tej korzysta się z badań statystycznych składników atmosfery zrobowej i jej temperatury. Wyprowadzone wzory umożliwiają ocenę prawdopodobieństwa wystąpienia zagrożenia wybuchowego lub zapalenia gazów zrobowych, co pozwala na właściwą ocenę bezpieczeństwa pracy w rejonach ścian zawałowych. EVALUATION OF POSSIBILITIES OF EXPLOSION OR GAS IGNITION IN GOAF OF LONGWALL WITH CAVING Summary. In this article we present a practical method to evaluate explosion or gas ignition hazards in goaf of longwall with cavings. Proposed method is especially usefull for investigation of hazards in methane boards and boards prone to spontaneous combustion. This method makes use of statistical analysis of chemical compounds of longwalls atmosphere and its temperature. Introduced equations enable evaluation of probability of certain events, ie. occurrences of explosion or gas ignition hazards. In consequence, proposed method can be used for proper evaluation of work safety in goaf of longwall with caving. 1. Wstęp W polskich kopalniach węgla kamiennego systematyczny wzrost głębokości eksploatacji jest w głównej mierze przyczyną wzrostu wszystkich górniczych zagrożeń naturalnych. W szczególności do bardzo niebezpiecznych zagrożeń należą zagrożenia metanowe i pożarowe powstające wskutek samozapalenia węgla.
116 A. Strumiński, B. Madeja-Strumińska Powszechnie w polskich kopalniach wydobycie węgla jest prowadzone systemami ścianowymi z zawałem stropu, a eksploatowane pokłady charakteryzują się na ogół dużą metanowością i skłonnością do samozapalenia. Przepływ powietrza przez zroby ścian zawałowych jest głównym czynnikiem wpływającym na zagrożenia pożarowe w zrobach poeksploatacyjnych tych ścian. Ponadto w obrębie wyeksploatowanego pokładu z zawałem stropu, w strefie zawału, w przypadku kopalń metanowych następuje gromadzenie się metanu. Metan ten wydziela się z węgla powstałego w rumowisku zawałowym, a zwłaszcza dopływa on z sąsiednich pokładów metanowych przez istniejące w górotworze szczeliny i spękania. Jest oczywiste, że w przypadku gdy stężenie metanu w zrobach zawałowych przekroczy dolna granicę wybuchowości, a temperatura pożaru endogenicznego temperaturę zapłonu, to przy odpowiednim stężeniu tlenu w gazach zrobowych dochodzi do wybuchu tych gazów. Wybuch ten może być zlokalizowany w zrobach lub może objąć przestrzeń roboczą ściany oraz chodniki przyścianowe. Przy dużych stężeniach metanu, tj. powyżej górnej granicy wybuchowości, możliwe jest zapalenie metanu, co zwiększa zagrożenie pożarowe w kopalni. Mając to na uwadze, w niniejszym artykule przedstawiono metodę oceny możliwości wybuchu lub zapalenia gazów zrobowych opartą na rachunku probabilistycznym. 2. Charakterystyka zagrożenia metanowego i pożarowego w zrobach ścian zawałowych Zroby ścian zawałowych stanowią przestrzeń otwartą, przechodzącą w rumowisko skalne, będące ośrodkiem filtracyjnym dla metanu. Pojemność pustek w zrobach ściany zależy od wybranej warstwy węgla, od długości ściany, od skłonności skał stropowych do formowania zawału oraz od ściśliwości strefy zawałowej [11]. Wydzielanie się metanu do zrobów może mieć różną intensywność, zależną od wielu czynników, m.in. od metanowości złoża i ciśnienia atmosferycznego [3, 11]. W zrobach następuje mieszanie się metanu z powietrzem oraz gromadzenie metanu. Skład gazów zrobowych w rożnych miejscach przestrzeni zawałowej zależy m.in. od sposobu przewietrzania frontu eksploatacyjnego i intensywności wydzielania się metanu ze złoża, dlatego też w zrobach poeksploatacyjnych atmosfera zrobowa może mieć charakter niewybuchowy przy nadmiarze tlenu lub gazów inertnych i wybuchowy, gdy stężenie metanu
Ocena możliwości wybuchu lub zapalenia gazów... 117 jest zawarte między dolną a górną granicą wybuchowości. Gazy zrobowe mogą być także niewybuchowe z powodu nadmiaru metanu. Niekiedy przy nagłym załamaniu się zwięzłych skał stropu zasadniczego może dojść do wypchnięcia nagromadzonego w zrobach metanu do przestrzeni roboczej ściany i chodników przyścianowych, co bywa przyczyną nagłego wzrostu poziomu metanu w tych wyrobiskach. Na ogół jednak rozkład stężeń metanu przy stałym jego dopływie z górotworu do zrobów i odpowiednio ukształtowanym polu potencjału aerodynamicznego w polu eksploatacyjnym nie ulega istotnym zmianom. Wolne zmiany tych stężeń są wówczas związane z normalnym postępem eksploatacji pokładu [11]. Znajomość lokalizacji niebezpiecznych zbiorników metanu w zrobach poeksploatacyjnych jest istotna w ocenie zagrożenia metanowego rejonu eksploatacyjnego. Na rys. 1 przedstawiono rozkład stężeń metanu w zrobach ścian zawałowych podłużnych przy wybranych systemach przewietrzania [11]. Rys. 1. Kształtowanie się pola zwiększonego stężenia metanu w zrobach za frontem ścian o różnych kierunkach przewietrzenia [11]: a) rozkład stężenia metanu przy systemie przewietrzania na U do granic pola, b) rozkład stężenia metanu przy systemie przewietrzania na U od granic pola, c) rozkład stężenia metanu przy systemie przewietrzania na Z od granic pola Fig. 1. Formation of areas with increased methane concentration in the goaf behind the face of longwalls with various ventilation directions [11]: a) methane concentration distribution for U advance longwall ventilation system, b) methane concentration distribution for U retreat longwall ventilation system, c) methane concentration distribution for Z retreat longwall ventilation system
118 A. Strumiński, B. Madeja-Strumińska Według badań zawartych w [3, 5] największe wydzielanie metanu w zrobach ścianowych występuje w odległości 50 200 m od ściany eksploatacyjnej. Intensywność przewietrzania zrobów ścian zawałowych w dużym stopniu oddziałuje na zagrożenie metanowe, ale stanowi także główny czynnik decydujący o zagrożeniu pożarowym w tych zrobach. Przy małej intensywności przewietrzania zroby wypełniają się gazami obojętnymi, które hamują proces samozagrzewania się węgla. Bardzo duża natomiast intensywność przewietrzania zrobów wiąże się ze znacznym odprowadzaniem ciepła powstającego w procesie utleniania węgla znajdującego się w rumowisku zawałowym, co utrudnia, a nawet uniemożliwia kumulowanie ciepła niezbędnego do powstania pożaru endogenicznego w zrobach. Jeśli brak jest skutecznego wychładzania zrobów, to przy dostatecznym dopływie tlenu akumulacja ciepła w zrobach przyspiesza proces zapłonu węgla. Jeśli ognisko pożaru jest zlokalizowane w zrobach w strefie wybuchowej mieszaniny metanu z powietrzem, to po przekroczeniu temperatury jej zapłonu dochodzi do wybuchu o różnej sile działania. Jak już wcześniej wspomniano, wybuch może być ograniczony tylko do samych zrobów, ale może także objąć przestrzeń roboczą ściany i chodniki przyścianowe. W przypadku gdy ognisko pożaru znajduje się w zrobach w niewybuchowej strefie mieszanin metanu z powietrzem, to spalany metan zwiększa intensywność pożaru. Może jednak dojść do wybuchu metanu w przypadku przemieszczania się frontu ścianowego, zmiany rozkładu stężeń metanu w zrobach lub gwałtownego wypływu gazów o składzie wybuchowym. Jeśli ognisko pożaru znajduje się w niewybuchowej strefie zrobów, proces utleniania (spalania) węgla w zrobach może ulec intensyfikacji przy odpowiednim dopływie tlenu lub wstrzymaniu tego procesu przy ograniczonym stężeniu tlenu. Jednak w tym przypadku nie można wykluczyć zaistnienia wybuchu, gdy dojdzie do gwałtownego, niekorzystnego przemieszczenia się strefy wybuchowej gazów zrobowych. Takie sytuacje mogą się zdarzyć w przypadku nagłego załamania się skał stropowych, tąpnięcia, wstrząsów, a także zakłóceń wentylacyjnych. Należy podkreślić, że przyczynami inicjału zapłonu metanu w zrobach mogą być inne czynniki, a nie tylko pożar. W szczególności mogą to być roboty strzałowe prowadzone w celu wywołania zawału stropu, iskry wywołane tarciem brył skalnych przy powstawaniu zawałów, iskry mechaniczne powstające przy pracy kombajnu w zetknięciu organu urabiającego z twardymi skałami stropu lub spągu. Warto jeszcze wspomnieć, że metan, który gromadzi się w zrobach, wpływa na zmniejszenie zagrożenia pożarowego, gdyż intensywna desorpcja metanu blokuje dostęp
Ocena możliwości wybuchu lub zapalenia gazów... 119 tlenu do aktywnych powierzchni cząstek węgla. Jednak po zakończeniu desorpcji metanu na skutek istnienia tzw. czystych aktywnych powierzchni proces samozagrzewania węgla bywa bardziej gwałtowny niż w przypadku węgli niemetanowych [4]. 3. Zapalenie i wybuch gazów zrobowych W czasie eksploatacji metanowych pokładów węgla skłonnych do samozapalenia w atmosferze gazów zrobowych występują zwykle gazy palne, takie jak: metan (CH 4 ), tlenek węgla (CO), wodór (H 2 ), węglowodory aromatyczne (C m H n ), a czasem także siarkowodór (H 2 S). W atmosferze zrobowej występuje również tlen (O 2 ) o różnych stężeniach. W niesprzyjających okolicznościach, jeśli w zrobach powstanie pożar endogeniczny, przy odpowiednio wysokiej temperaturze ogniska pożaru i odpowiednim składzie atmosfery zrobowej może dojść, jak już wspomniano, do wybuchu lub zapalenia tych gazów. Wybuch palnych gazów zrobowych jest możliwy wówczas, gdy gazy te mają odpowiednie stężenia, zawierają dostateczną ilość telenu, istnieje źródło wysokiej temperatury oraz gdy w zrobach istnieje dostateczna przestrzeń do rozwinięcia się wybuchu. W praktyce kopalnianej ocenę zdolności wybuchowej mieszaniny gazów palnych w zrobach wykonuje się, wyznaczając dolną i górną granicę wybuchowości na podstawie składu chemicznego gazów zrobowych lub bezpośrednich pomiarów eksplozymetrem [4, 6, 7]. Ponadto, aby mieszanina gazów zrobowych była wybuchowa, musi zawierać określone (minimalne) stężenie tlenu, zależne od stężeń składników palnych w roztworze. Jeśli znany jest skład chemiczny gazów zrobowych, to do oceny właściwości wybuchowych tych gazów bywa wykorzystywany wskaźnik La Chateliera, zdefiniowany wzorem: CH CO H C H H S 5 12,5 4 2 4,3 4 2 m n 2 L (1) gdzie: CH 4, CO, H 2, C m H n, H 2 S oznaczają stężenia odpowiednich gazów palnych w zrobach ścianowych w procentach objętościowych. Przy korzystaniu z tego wskaźnika lub znając jego wartość odczytaną z eksplozymetru, przyjmuje się, że niebezpieczeństwo wybuchu gazów zrobowych istnieje, jeśli wskaźnik ten jest nie mniejszy niż 1, czyli L 1 (2)
120 A. Strumiński, B. Madeja-Strumińska W praktyce górniczej dla zachowania dużego marginesu bezpieczeństwa wybuchowego przyjmuje się zwykle, że wybuch może już nastąpić, gdy [6, 8] L 0,6 (3) Podobnie dla mieszaniny osiągającej lub przekraczającej górną granicę wybuchowości wyznacza się wskaźnik L *, korzystając ze wzoru CH CO H C H H S 15 74,2 74,22 15 46 * 4 2 m n 2 L (4) przy czym przyjmuje się, że możliwość zapalenia gazów zrobowych (bez wybuchu) występuje wówczas, gdy * L 1 (5) Jeśli L * 1 oraz L 1, to istnieje niebezpieczeństwo wybuchu gazów zrobowych. Bezpieczną granicę zawartości tlenu w palnych gazach zrobowych, poniżej której nie następuje wybuch, można obliczyć według wzoru [6, 8] O 2min i i br gdzie: b i bezpieczne stężenie tlenu dla i-tego palnego składnika gazów zrobowych, %, r i stężenie i-tego palnego składnika tych gazów, %. Bezpieczne stężenie tlenu b i dla poszczególnych składników palnych występujących w gazach zrobowych można wyznaczyć ze związku w którym odpowiednio G di oznacza dolną granicę wybuchowości i-tego składnika palnego gazów zrobowych, C liczbę atomów węgla w cząsteczce danego gazu, H liczbę atomów wodoru w tejże cząsteczce, O liczbę atomów tlenu w tej cząsteczce. Gdy uwzględni się, że w skład gazów zrobowych wchodzą: CH 4, CO, H 2, C m H n i H 2 S, wówczas na podstawie wzorów (6) i (7) otrzymuje się zależność [8] 10CH4 6,5CO 2H2 7,5CmH n 2,2H 2S O2min (8) CH CO H C H H S i i r i 4 2 m n 2 umożliwiającą wyznaczenie minimalnego stężenia tlenu w gazach zrobowych, poniżej którego nie dojdzie do wybuchu. Niebezpieczeństwo wybuchu gazów zrobowych zachodzi wówczas, gdy spełniony jest warunek (2) oraz jeśli stężenie tlenu w tych gazach jest większe lub równe O 2min, tzn. gdy (6) (7)
Ocena możliwości wybuchu lub zapalenia gazów... 121 O O (9) 2 2min Temperatura zapłonu gazów pożarowych wynosi około 600 o C, metanu natomiast 650 o C. Zakładając, że w gazach zrobowych w przypadku powstania pożaru endogenicznego mogą oprócz metanu występować inne gazy palne, przyjmuje się, że temperatura, w której możliwy jest wybuch lub zapalenie tych gazów, wynosi 600 o C. Według pracy [2] temperaturę gazów pożarowych t p ( o C) w ognisku pożaru w fazie palenia się węgla, a nie jego samozagrzewania, można wyznaczyć na podstawie wzoru t p G 300 1 3 G p pr 3 (10) 3 gdzie: G p wskaźnik Grahama dla określonego rozwoju pożaru, G pr wartość tego wskaźnika dla pełni rozwiniętego pożaru o temperaturze 1200 o C. Wzór (10) może być stosowany wówczas, gdy G p >3, przy czym zgodnie z pracą [2] należy przyjmować G pr Gpend 30 dla pożaru endogenicznego ( ukrytego) (11) Gpegz 90 dla pożaru egzogenicznego ( otwartego) Wskaźnik Grahama G p wyznacza się z zależności G p 100CO 0,265N O 2 2 przy czym azot powietrzny N 2 oblicza się na ogół ze związku (12) N2 100 O2 CO2 CO CH 4 H 2 CmH n H 2S (13) Zgodnie z pracą [2], jeśli wartość wskaźnika G p =3, jest niemal pewne, że istnieje otwarty ogień, a temperatura ogniska wynosi wówczas 300 C. Gdy natomiast wskaźnik Grahama G p <3, wówczas temperatura ogniska pożaru jest niższa niż 300 C i nie powinno dojść do wybuchu lub zapalenia gazów zrobowych. Nie wyklucza to jednak możliwości zapalenia gazów zrobowych w czasie załamań stropu bezpośredniego lub zasadniczego, jeśli właściwości skał stropowych wiążą się z możliwością iskrzenia umożliwiającego zapłon tych gazów [2]. W praktyce temperaturę gazów pożarowych można także wyznaczyć inną metodą, np. korzystając z badań GIG, CSRG i innych. Z pojedynczych wyników analiz chemicznych gazów zrobowych, według wzorów (1) (13), można ocenić stan aktualnego zagrożenia wybuchowego w badanych zrobach. Nie można jednak określić tendencji rozwoju tego zagrożenia. W tym celu muszą być prowadzone
122 A. Strumiński, B. Madeja-Strumińska badania zmian czasowych określonych wielkości przy ustalonej częstotliwości wykonywania pomiarów w ściśle określonych miejscach pomiarowych, odzwierciedlających średni stan atmosfery w zrobach ścianowych. Na podstawie uzyskanych wyników pomiarów o odpowiedniej liczności można m.in. określić prawdopodobieństwa przekroczeń granicznych wartości poszczególnych wielkości charakteryzujących zagrożenie wybuchowe gazów zrobowych [1, 10]. Skład gazów zrobowych jest zależny od wielu czynników, np. stanu rozwoju procesu utleniania węgla pozostawionego w zrobach, ciśnienia atmosferycznego powietrza, temperatury gazów zrobowych, strumieni objętości powietrza przepływającego przez zroby oraz w ich sąsiedztwie itp. Czynniki te mają charakter losowy, dlatego też można przyjąć, że wielkości G p, L, L *, O 2 oraz temperatura gazów zrobowych są zmiennymi losowymi ciągłymi, które mogą przybrać każdą wartość z określonego przedziału zmienności (a, b). Prawdopodobieństwo przewyższenia przez zmienną losową X wartości granicznej x g można wyznaczyć z zależności gdzie: x g g 1 g P X x F x (14) F dystrybuanta zmiennej losowej X obliczona dla X=x g. Przy badaniu typu rozkładu zmiennej losowej X stosuje się na ogół dwa parametry, tj. wartość oczekiwaną E(X) i wariację zmiennej losowej D 2 (X). Jeżeli liczba obserwacji wynosi N = 30 lub więcej, to wymienione wielkości mogą być wyznaczane na podstawie szeregów rozdzielczych i sporządzonych histogramów lub diagramów odpowiednich zmiennych losowych albo bezpośrednio na podstawie obliczeń komputerowych. Z analizy histogramów lub z wykorzystaniem odpowiednich programów komputerowych możliwe jest określenie charakteru zmiennej losowej, przy czym w badaniu zagrożenia wybuchowego gazów zrobowych są to zazwyczaj rozkłady normalne i wykładnicze lub zbliżone do tych rozkładów. Jednak należy podkreślić, że nie zawsze występują wymienione typy rozkładów [1, 10], dlatego też przyjęcie hipotezy co do charakteru zmiennej losowej, wymaga weryfikacji statystycznej. Prawdopodobieństwo powstania pożaru endogenicznego w zrobach ścian zawałowych w pokładach metanowych, wybuchu lub zapalenia się gazów zrobowych dla określonych przedziałów czasowych oblicza się, wyznaczając następujące wielkości: wskaźnik Grahama
Ocena możliwości wybuchu lub zapalenia gazów... 123 G p wzór (12), wskźniki L i L * wzory (1) i (4), minimalne stężenie tlenu O 2min wzór (8) oraz temperaturę gazów zrobowych w ognisku pożaru t p wzór (10) dla G p 3. Z kolei określa się charakter rozkładu każdej z wymienionych zmiennych losowych oraz prawdopodobieństwa przewyższenia określonych wartości granicznych tych zmiennych, a mianowicie: wskaźnik G p >3 p 3 1 F1 3 PG (15) wskaźnik L>1 wskaźnik L * >1 1 1 F 1 P L (16) * 1 1 F3 1 P L 2 (17) przy czym minimalne stężenie tlenu O 2 > O 2min 2 2min 1 4 2min POO F O (18) O oznacza wartość największą spośród wyznaczonych ze wzoru (8) dla danej 2min liczności próby statystycznej. W następnej kolejności wyznacza się prawdopodobieństwo przekroczenia temperatury zapłonu gazów zrobowych, tj. 600 0 C, lub gdy występuje w tych gazach wyłącznie metan przekroczenia 650 0 C z zależności: lub p 600 1 F5 600 PT (19) p 650 1 F6 650 PT (20) Jeśli skały stropowe mogą generować iskrzenie o energii umożliwiającej zapłon gazów zrobowych, to należy przyjmować P 600 lub 650 T p P równe 1 lub bliskie 1. Gdy znane są wymienione wyżej prawdopodobieństwa, można liczbowo scharakteryzować możliwość zajścia danego zdarzenia. Wybuch gazów zrobowych, jak już wspomniano, jest możliwy tylko wówczas, gdy jednocześnie są spełnione następujące warunki: gazy zrobowe mają właściwości wybuchowe, stężenie tlenu w gazach zrobowych jest nie mniejsze od stężenia minimalnego, w którym możliwy jest wybuch tych gazów, T p
124 A. Strumiński, B. Madeja-Strumińska temperatura gazów w zrobach osiągnie lub przekroczy 600 C, np. w wyniku pożaru endogenicznego lub pojawienia się iskier mechanicznych. Traktując wymienione zdarzenia zgodnie z rzeczywistością jako statystycznie niezależne, prawdopodobieństwo iloczynu tych zdarzeń A i oblicza się z zależności Przy oznaczeniu A 1 =(L>1), A 2 =( O 2 > O 3 3 A i i1 i1 P P Ai (21) min 2 ), A 3 =(T p >600) oraz P A i PW 3 (22) i1 Wzór (21) określający prawdopodobieństwo wybuchu gazów zrobowych przybiera postać 1 2 2min 600 PW P L PO O PT p (23) Wybuch gazów zrobowych zachodzi wówczas, gdy P W 1 warunki: L 1 1 P, PO2 O 2min 1 oraz P T p 600 1 P W wynosi 0, to wówczas można domniemywać, że wybuch nie nastąpi., czyli jeśli spełnione są. Jeśli prawdopodobieństwo Biorąc powyższe pod uwagę, należy stwierdzić, że im większe jest ww. prawdopodobieństwo, tym większa jest możliwość wybuchu gazów zrobowych. Uważa się, że jeśli prawdopodobieństwo określone wzorem (23) przekracza wartość 0,5, to należy podjąć zdecydowane kroki w celu jego zmniejszenia. Zapalenie gazów zrobowych może nastąpić, gdy: stężenie gazów zrobowych przekracza górną granicę wybuchowości, stężenie tlenu w gazach zrobowych umożliwia spalanie się tych gazów, temperatura gazów zrobowych przekracza temperaturę zapłonu tych gazów w wyniku pożaru endogenicznego w zrobach lub zapłonu gazów iskrami mechanicznymi. Prawdopodobieństwo zapalenia się gazów zrobowych może być wyznaczone ze wzoru * (21), przy czym po wprowadzeniu oznaczeń L 1 oraz A, A O O 1 i A T 2 2 2min 3 p 600 przybiera on postać 3 P A P Z i1 i (24) * 1 2 2min 600 P Z P L P O O P T p (25)
Ocena możliwości wybuchu lub zapalenia gazów... 125 * Zapalenie gazów zrobowych może wystąpić wówczas, gdy L 1 1 O O 1 P i 600 1 2 2min P, co oznacza, że prawdopodobieństwo Z T p P, P jest wtedy równe 1. Jeśli zroby ścianowe są zlokalizowane w pokładzie metanowym, to wybuch lub zapalenie gazów zrobowych (tj. CH 4 ) może nastąpić nawet wtedy, gdy nie występuje ognisko pożaru w tych zrobach. W takich przypadkach prawdopodobieństwo wybuchu lub zapalenia gazów zrobowych może być wyznaczone z zależności: prawdopodobieństwo wybuchu gazów 1 2 2min 650 PW P L PO O PT p prawdopodobieństwo zapalenia gazów * 1 2 2min 650 P Z P L P O O P T p,. (26) (27) Podobnie jak w przypadku możliwości wybuchu gazów zrobowych, jeśli prawdopodobieństwo wybuchu lub zapalenia się metanu, określone wzorem (26) lub (27), przekracza wartość 0,5, należy podjąć działania w celu zmniejszenia tego prawdopodobieństwa. 4. Zakończenie Problematyka przedstawiona w niniejszym artykule dotyczy praktycznych aspektów możliwości oceny wybuchu lub zapalenia gazów w zrobach ścian zawałowych. W zaprezentowanej metodzie korzysta się z badań statystycznych stężeń podstawowych gazów występujących w atmosferze zrobowej, tj.: O 2, CO, CH 4, CO 2, N 2, C m H n i H 2 S. Do pomiarów stężeń tych gazów są wykorzystywane różne przyrządy i metody [7]. W szczególności do szybkiego oznaczania stężeń poszczególnych składników powietrza kopalnianego bywają stosowane przenośne analizatory (detektory) gazów. Bardziej dokładne wyniki pomiarów uzyskuje się na ogół, wykonując analizy chemiczne prób powietrza. W celu oceny zagrożenia wybuchowego atmosfery zrobowej lub jej zapalenia należy prowadzić systematyczne badania składu gazów zrobowych. Lokalizacja stanowisk pomiarowych powinna być taka, aby możliwa była ocena właściwości tej atmosfery. W szczególności przy przewietrzaniu ścian zawałowych takimi systemami, przy których zroby są dostępne od strony chodnika wentylacyjnego (np. systemy na Y i U do granic pola),
126 A. Strumiński, B. Madeja-Strumińska stanowiska pomiarowe powinny być zlokalizowane w tych chodnikach. Jeśli zroby ścianowe od czynnych wyrobisk górniczych są odgrodzone tamami izolacyjnymi, to skład gazów zrobowych w zasadzie powinien być oceniany na podstawie badań stężeń gazów za tamami wylotowymi. BIBLIOGRAFIA 1. Bobrowski D.: Probabilistyka w zastosowaniach technicznych. WNT, Warszawa 1980. 2. Bystroń H.: Stan pożaru, zapalenie i wybuch podczas aktywnego gaszenia. Archiwum Górnictwa, t. 42, z. 1, 1997. 3. Frączek R.: Zwalczanie zagrożenia metanowego w kopalniach węgla kamiennego. Gliwice 2005. 4. Frączek R.: Rozpoznanie, profilaktyka i zwalczanie pożarów w kopalniach głębinowych. Gliwice 2007. 5. Krause E.: Ocena i zwalczanie zagrożenia metanowego w kopalniach węgla kamiennego. Prace Naukowe Głównego Instytutu Górnictwa, Studia Rozprawy Monografie, nr 878. 6. Maciejasz Z., Kruk F.: Pożary podziemne w kopalniach, część I. Śląsk, Katowice 1977. 7. Roszczynialski W., Trutwin W., Wacławik W.: Kopalniane pomiary wentylacyjne. Śląsk, Katowice 1992. 8. Strumiński A.: Zwalczanie pożarów w kopalniach głębinowych. Śląsk, Katowice 1996. 9. Strumiński A., Madeja-Strumińska B.: Sposoby zwiększania bezpieczeństwa ewakuacji załóg górniczych w czasie pożarów podziemnych. Cuprum, nr 3 (44), Wrocław 2007. 10. Strumiński A., Madeja-Strumińska B.: Probabilistyczna ocena współwystępujących zagrożeń naturalnych w kopalniach podziemnych. 6. Szkoła Aerologii Górniczej. Wyd. AGH, Kraków 2011. 11. Szlązak J.: Metody obliczania rozpływu powietrza i rozkładu stężenia metanu w zrobach ścian zawałowych. Przykłady, wykorzystania. Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice 2010. Abstract Problems presented in the paper concern the practical aspects of possibility of explosion or gases ignition evaluation in the vicinity of goaf faces. The presented method uses the statistical calculation with regard of basic gases i.e. O 2, CO, CH 4, CO 2, N 2, C m H n i H 2 S concentration occuring in the goaf s atmosphere. In order to evaluate the explosion hazard in the goaf atmosphere or the possibility of its ignition, it is necessary to regularly investigate the composition of goaf s gases. The location of measuring sites should enable to evaluate the physical and chemical properties of this atmosphere. Especially while ventilating the goaf faces using the methods in which the gobs are accessible from the ventilation headway, the measuring sites should be located in these headways. If the face goaf are separated from operating workings by ventilation stoppings, the composision of goaf s gases should be evaluated, in the principle, basing on the gases composition behind the outlet stoppings. Formulas for calculation presented in the paper enable, among other things, to determine the explosive properties of gases, their temperature, probability of increasing some boudary values as well as probability of explosion or ignition of goaf s gases. The formulas enable the proper assessment of work safety in the vicinty of goaf s faces.