Kopalnia Doświadczalna "BARBARA" w służbie bezpieczeństwa technicznego

Kopalnia Doświadczalna "BARBARA" w służbie bezpieczeństwa technicznego dr hab. inż. Krzysztof Cybulski, prof. GIG 1

Siedziba Kopalni Doświadczalnej Barbara 2

3

Przed drugą wojną światową przedmiotem działań były: bezpieczne wobec metanu i pyłu węglowego materiały wybuchowe - receptury i metody badań, bezpieczeństwo strzelania elektrycznego pierwsze badania ograniczenia zasięgu wybuchu pyłu węglowego zaporami przeciwwybuchowymi, rozpoczęcie badań elektrycznych urządzeń przeciwwybuchowych. 4

Od kilkunastu lat działalność Kopalni Doświadczalnej Barbara skupia się w następujących Zakładach Naukowo-Badawczych: Zakładzie Zwalczania Zagrożeń Gazowych, Zakładzie Zwalczania Zagrożeń Pyłowych, Zakładzie Bezpieczeństwa Górniczych Środków Strzałowych, Zakładzie Bezpieczeństwa Przeciwwybuchowego, Zakładzie Ruchu Górniczego. 5

Zakład Zwalczania Zagrożeń Gazowych 6

Laboratorium analizy gazów w latach 30. 70. 90. 7

Aparatura do badania parametrów wyrzutowych węgla Equipment for assessment of outburst parameters 8

Chromatograf gazowy Agilent 6890 N do analizy składu gazów kopalnianych Mikrowaga sorpcyjna Sartorius do badań własności sorpcyjnych węgla 9

Instrukcje Głównego Instytutu Górnictwa wydane od 1998 roku w tematyce zagrożenia metanowego: 1. Zasady przewietrzania wyrobisk górniczych w warunkach zagrożenia metanowego wraz z doborem urządzeń wentylacyjnych dla jego zwalczania. Instrukcja nr 8 GIG. Katowice 1998 2. Zasady zaliczania wyrobisk (pomieszczeń) w polach metanowych do poszczególnych stopni niebezpieczeństwa wybuchu w zakładach górniczych wydobywających węgiel kamienny. Instrukcja nr 9 GIG. Katowice 1999 3. Kryteria bezpiecznego drążenia wyrobisk korytarzowych kombajnami w polach metanowych z zastosowaniem wentylacji kombinowanej z ssącym lutniociągiem wyposażonym w odpylacz. Poradnik techniczny. Instrukcja nr 10 GIG. Katowice 1999 10

4. Zasady zaliczania wyrobisk (pomieszczeń) w polach metanowych do poszczególnych stopni niebezpieczeństwa wybuchu w zakładach górniczych wydobywających sól. Instrukcja nr 13 GIG, luty 2000 5. Dynamiczna prognoza metanowości bezwzględnej ścian (poradnik techniczny). Instrukcja nr 14 GIG, luty 2000 6. Zasady prowadzenia ścian w warunkach zagrożenia metanowego. Główny Instytut Górnictwa. Seria Instrukcje nr 17. Katowice 2004 11

7. Zasady zaliczania wyrobisk w polach metanowych w zakładach górniczych wydobywających węgiel kamienny do stopni niebezpieczeństwa wybuchu metanu. Instrukcja GIG nr 18. Katowice Mikołów, styczeń 2007 8. Zasady zaliczania wyrobisk w polach metanowych w zakładach górniczych wydobywających sól do odpowiedniego stopnia niebezpieczeństwa wybuchu. Instrukcja GIG nr 19. Katowice Mikołów, maj 2007 12

1) Advanced tools for ventilation and methane emissions control "Zaawansowane narzędzia do kontroli wentylacji i wydzielania metanu" Europejski Fundusz Węgla i Stali oraz Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego 1.07.2012 30.06.2015 2) Projekt strategiczny badawczy: Poprawa bezpieczeństwa pracy w kopalniach Zadanie nr 2: Opracowanie zasad projektowania robót górniczych w warunkach występowania skojarzonego zagrożenia metanowo pożarowego w aspekcie systemów przewietrzania w podziemnych zakładach górniczych wydobywających węgiel kamienny Narodowe Centrum Badań i Rozwoju Termin realizacji: 10.2011-30.09.2013 13

Zakład Zwalczania Zagrożeń Pyłowych 14

Laboratorium analizy pyłów w latach 50. i 70 15

Zakład Zwalczania Zagrożeń Pyłowych to głównie: ekspertyzy i badania stanu zagrożenia wyrobisk wybuchem pyłu węglowego kopalniach, w tym badania zaliczeniowe stanu zagrożenia wybuchem pyłu węglowego pokładów węgli i rejonów komór funkcyjnych, ocena zagrożenia pożarowo-wybuchowego w zakładach przeróbki mechanicznej węgla, badania i ocena skłonności skał do iskrzenia zapalającego metan przy urabianiu kombajnami, badania skuteczności instalacji odpylających w kopalniach, ocena skuteczności instalacji zraszających w kopalniach, wzorcowanie pyłomierzy dla całego przemysłu węglowego w ramach Laboratorium Akredytowanego, wykonywanie pomiarów zapylenia powietrza na stanowiskach pracy. 16

Badania możliwości zapalenia metanu wskutek iskier tarciowych 17

Aparatura do badań iskrzenia zapalającego metan od iskrzenia skał Experimental stand for assessing frictional spark ignition Zapalenie metanu od iskrzenia. Methane ignition from frictional spark 18

19

20

21

Laboratorium Wybuchowości Pyłów Przemysłowych oznaczanie parametrów wybuchowości pyłów przemysłowych zgodnie z normami Unii Europejskiej. ocena zagrożenia wybuchem pyłu w zakładach przemysłowych i sposoby redukcji tego zagrożenia według zasad obowiązujących w Unii Europejskiej. modelowanie przebiegu wybuchów i badanie w dużej skali skuteczności środków zabezpieczających przed powstaniem i przenoszeniem wybuchów pyłów przemysłowych, a także samego zjawiska wybuchu pyłu badania nieelektrycznych źródeł zainicjowania wybuchów pyłów i gazów. 22

Pyły węglowe i torfowe, Pyły o własnościach wybuchowych Naturalne substancje organiczne: pyły zbożowe, mąka, cukier, kakao, kawa, mleko w proszku, pyły włókiennicze, tytoń, żywice, drewno i wiele innych, Syntetyczne substancje organiczne: tworzywa sztuczne, pigmenty organiczne, pestycydy, surowce farmaceutyczne, laminaty, surowce chemii gospodarczej i wiele innych, Pyły metali: aluminium, magnez, cynk, żelazo... 23

Prace wykonywane w GIG w ostatnich latach Philip-Morris Procter&Gamble Bridgestone Nutricia Henkel Rekitt-Bentiser Glinojeck Mars Lajkonik Herbapol Orlen Bosch Arcelor-Mittal Toyota PKE, BOT Mapei Nestle Shell Polpharma Avon Isover Wrigley 24

Urządzenie z komorą sferyczną 20dm 3 do badań parametrów wybuchowości pyłów Standard 20-l explosion vessel Aparatura do oznaczania minimalnej temperatury zapłonu obłoku pyłu Apparatus for assessment of minimum ignition temperature of dust cloud 25

Komora doświadczalna 5 m3 26

Komora doświadczalna 5 m 3. The 5 m3 explosion chamber Komory doświadczalne 1 m 3. The 1 m3 explosion chambers 27

28

29

30

Wybuch pyłu węglowego w kopalni węgla brunatnego STOLZENBACH 31

Wybuch pyłu węglowego 32

Przykład propagacji wybuchu pyłu Magazyn zboża 33

Skala problemu wybuch pyłu w cukrowni 34

35

36

37

Zakład Bezpieczeństwa Górniczych Środków Strzałowych 38

Jedyne w Polsce akredytowane laboratorium do badań materiałów wybuchowych przeznaczonych do użytku cywilnego to Zakład Bezpieczeństwa Górniczych Środków Strzałowych Kopalni Doświadczalnej Barbara. 39

Komputerowe stanowisko do badań kompletnych charakterystyk użytkowych (strzałowych) i bezpieczeństwa zapalników elektrycznych oraz nieelektrycznych zgodne z wymaganiami norm europejskich 40

Analizatory do ciągłego pomiaru i analizy: typu TOPAZ 3020 (Francja) dla NO/NOX/NO2 oraz typu BERYL 100 (Francja) dla CO Spektrometr HELIOS-ß UV/VIS z komputerem (Wielka Brytania) do oznaczania między innymi tlenków azotu w gazach postrzałowych 41

42

Sztolnia doświadczalna Experimental Gallery Bunkier strzałowy Bunker for explosives testing 43

Zakład Bezpieczeństwa Przeciwwybuchowego 44

W 2004r. Komisja Europejska przyznała Głównemu Instytutowi Górnictwa uprawnienia jednostki notyfikowanej pod numerem 1453. Tym samym KD Barbara weszła w skład instytutowej Jednostki Certyfikującej i dokonuje oceny zgodności w obszarze dwóch dyrektyw UE: Dyrektywy 94/9/WE Atex Urządzenia i systemy ochronne przeznaczone do użytku w przestrzeniach zagrożonych wybuchem Dyrektywy 93/15/EWG MW Materiały wybuchowe do celów cywilnych. W ramach dyrektywy 94/9/WE Atex dokonuje się oceny czy urządzenia i systemy ochronne są bezpieczne i mogą być przeznaczone do użytku w przestrzeniach zagrożonych wybuchem. Natomiast dyrektywa 93/15/EWG MW jest podstawą do oceny materiałów wybuchowych do celów cywilnych. 45

System IEC 46

47

Zakład Ruchu Górniczego 48

Kopalnia Doświadczalna Barbara to także jedyny w Europie podziemny poligon, na którym na dużą skalę prowadzi się badania przebiegu wybuchów metanu i pyłu węglowego oraz mieszanin hybrydowych metanowo-pyłowych, zapór i tam przeciwwybuchowych, pokazowe wybuchy pyłu węglowego oraz realizowane są projekty unijne i granty naukowo badawcze. 49

Zapora wodna Zapora pyłowa boczna w chodniku doświadczalnym KD Barbara Zapora pyłowa w kopalni produkcyjnej 50

Pochodnia gazowa na powierzchni. Flame of gas Chodnik doświadczalny - zapory pyłowe 51

Tama przeciwwybuchowa 52

Tama wentylacyjna przeciwwybuchowa Explosion - proof ventilation stopping 53

Tama przeciwwybuchowa 54

Stanowisko demonstracyjne gaszenia pożaru metanu 55

Sztolnia doświadczalna 100 m Demonstracja propagacji wybuchu pyłu węglowego 56

Wybuch pyłu węglowego w chodniku doświadczalnym KD Barbara 57

Idea procesu podziemnego zgazowania węgla 58

Bloki węglowe 59

Reaktor ex-situ 60

Moment zapalenia pokładu węgla Moment of ignition of coal seam Widok zapalonego pokładu View of ignited coal seam 61

62

Parametry uzyskanego gazu Wartość kaloryczna: 2.5-10 MJ/ m3 Skład: wodór 10-40% tlenek węgla 20-30% metan 2-3% dwutlenek węgla 10-15% tlen 1-2% 63

64

WYCINKI PRASOWE 65

GŁÓWNY INSTYTUT GÓRNICTWA KOPALNIA DOŚWIADCZALNA BARBARA KOPALNIA DOŚWIADCZALNA BARBARA 66

GŁÓWNY INSTYTUT GÓRNICTWA KOPALNIA DOŚWIADCZALNA BARBARA KOPALNIA DOŚWIADCZALNA BARBARA 67

inż. Józef Juroff (1925-1930) inż. Stanisław Herman (1930-1939 i 1945-1947) prof. dr hab. inż. Wacław Cybulski (1947-1973) doc. dr hab. Jerzy Matuszewski (1974-1981) prof. dr hab. inż. Paweł Krzystolik (1981-2003) doc. dr hab. inż. Krzysztof Cybulski (2004 nadal) 68

Dziękuję za uwagę 69