Zagrozenia gazowe i pylowe- kolokwium - opracowanie.doc

1.      Co to jest powietrze kopalniane, jego skład oraz charakterystyka następujących gazów kopalnianych:

a)     Tlen;

b)    Metan;

c)     Tlenek węgla;

d)    Dwutlenek węgla;

e)      Tlenki siarki.

Powietrze kopalniane jest mieszaniną powietrza atmosferycznego i gazów wydzielających się do wyrobisk górniczych. Gazy te pochodzą z procesów chemicznych zachodzących w pokładach węgla, procesów produkcyjnych oraz z maszyn i urządzeń pracujących pod ziemią.

W normalnych warunkach powietrze kopalniane nie jest powietrzem suchym, ale posiada pewną zawartość pary wodnej.

Skład powietrza:

Dodatkowo w powietrzu kopalnianym możemy mieć do czynienia z różnymi stężeniami takich gazów, jak: metan, wodór, tlenek węgla, tlenki siarki, tlenki azotu oraz siarkowodór.

·         TLEN

O, oxygenium. Należy do grupy tlenowców. Bezbarwny i bezwonny gaz, słabo rozpuszczalny w wodzie. Temperatura krzepnięcia  218,4 °C, temperatura skraplania  182,96 °C, gęstość 1,429 kg/m3. Skroplony stanowi niebieską ciecz. Tlen jest pierwiastkiem niezbędnym do życia. W temperaturze pokojowej jest stosunkowo mało aktywny chemicznie. Reaguje bezpośrednio, zwłaszcza w temperaturze podwyższonej, prawie ze wszystkimi pierwiastkami chemicznymi (tworząc tlenki lub nadtlenki), a także z wieloma substancjami organicznymi i nieorganicznymi. Tlen jest najbardziej rozpowszechnionym pierwiastkiem chemicznym w przyrodzie. W stanie wolnym występuje w powietrzu w ilości 20,95 % objętościowo. Stanowi 46,5 % masy skorupy ziemskiej.

Polskie przepisy dotyczące bezpieczeństwa pracy w kopalniach określają, aby zawartość tlenu w powietrzu, w miejscach pracy, nie była niższa od 19 %. Efekty zdrowotne i odpowiedź fizjologiczna organizmu na niskie stężenia tlenu w powietrzu przy normalnym ciśnieniu, dla podanych niżej wartości, wyglądają następująco:

Ø     17 % – oddychanie jest szybsze i głębsze; może nastąpić zła ocena sytuacji; 

Ø     16 % – pojawiają się pierwsze oznaki niedotlenienia krwi;

Ø     15 % – mogą pojawić się zawroty głowy, brzęczenie w uszach, ból głowy i rozmazany wzrok;

Ø     12 – 16 % – następuje przyśpieszenie oddychania i wzrost tętna; ograniczona jest koordynacja mięśniowa;

Ø     10 – 12 % – dochodzi do wstrząsu emocjonalnego, widoczne jest nienaturalne znużenie i zmęczenie; człowiek może pozostawać przytomny;

Ø     6 – 10 % – pojawiają się mdłości i następują wymioty; ofiary nie są w stanie swobodnie się poruszać i tracą przytomność;

Ø     < 6 % – występują konwulsyjne ruchy i łapanie z trudem powietrza; następują przerwy w oddychaniu i wkrótce potem serce również zatrzymuje się.

● METAN

[ Dotyczy również pytania 11.Ogólne wiadomości o metanie (co to jest metan, dlaczego jest taki niebezpieczny, granica wybuchowości, sposoby wydzielania się metanu, kontrola zawartości metanu oraz przepisu co do zawartości metanu).]

CH4. Związek organiczny. Najprostszy węglowodór nasycony. Bezbarwny, palny gaz, bez smaku i zapachu. Temperatura wrzenia  164 °C. Gęstość w warunkach normalnych wynosi 0,6687 kg/m3. Z powietrzem lub tlenem tworzy mieszaniny wybuchowe. Składnik gazu ziemnego, gazu węglowego, wchodzi w skład gazów występujących w kopalniach węgla i może być przyczyną wybuchów i pożarów w kopalniach. Jest także głównym składnikiem gazu błotnego (stąd często jest nazywany gazem kopalnianym lub błotnym). Metan powstaje w wyniku beztlenowej fermentacji celulozy pod wpływem bakterii metanowych.

Temperatura zapłonu metanu wynosi od 650 do 750 °C i uzależniona jest od zawartości metanu w powietrzu, składu atmosfery, ciśnienia, temperatury i źródła zapłonu. Metan jest gazem wybuchowym o granicach od 5 do 15 %, nazywanych granicami wybuchowości. Najsilniejszy wybuch następuje przy 9,5 % zawartości metanu w powietrzu. Najłatwiej zapala się mieszanina o zawartości metanu od 7 do 8 %.

Według polskiego prawa górniczego:

Ø     W przypadku gdy w wyrobisku zawartość metanu wynosi powyżej 2 %, niezwłocznie: wycofuje się ludzi z zagrożonych wyrobisk, wyłącza sieć elektryczną, unieruchamia maszyny i urządzenia, zagradza wejścia do tych wyrobisk, zawiadamia najbliższą osobę dozoru ruchu.

Obowiązek wyłączenia nie dotyczy urządzeń elektrycznych, które mogą być eksploatowane przy dowolnej zawartości metanu w powietrzu.

Ø     Zawartość metanu w powietrzu nie powinna przekraczać: 1 % – na wylocie z rejonowych prądów powietrza, 0,75 % – w szybie wydechowym.

W razie stosowania metanometrii automatycznej, zawartość metanu na wylocie z rejonowych prądów powietrza może wynosić 1,5 %.

● TLENEK WĘGLA

CO. Bezbarwny, bezwonny, palny, bardzo toksyczny gaz. Temperatura wrzenia: -191,5 °C. Temperatura topnienia: -204 °C. Gęstość w warunkach normalnych wynosi 1,25 kg/m3. Tlenek węgla ma nieco mniejszą gęstość od powierza. Jest trudno rozpuszczalny w wodzie. Ma właściwości redukujące. Jest to gaz palny, pali się niebieskim płomieniem. W wyniku spalania powstaje dwutlenek węgla. Tworzy się w wyniku niecałkowitego spalania węgla lub redukcji dwutlenku węgla. Ma zastosowanie w wielu procesach przemysłowych.

Z powietrzem tworzy mieszaninę wybuchową. Granice wybuchowości wynoszą od 12,5 do 75 %. Największa siła wybuchu następuje przy koncentracji 30 %. Temperatura zapłonu wynosi od 630 do 810 °C. Wdychanie CO powoduje śmierć (gaz ten łączy się z hemoglobiną krwi, uniemożliwiając przyłączanie przez nią tlenu).

Dopuszczalna zawartość CO w powietrzu kopalnianym wynosi 0,0026 %.

● DWUTLENEK WĘGLA

CO2. W temperaturze pokojowej jest to gaz bezbarwny, bezwonny, o słabo kwasnym smaku i niepalny. Dobrze rozpuszczalny w wodzie. Gęstość w warunkach normalnych wynosi 1,96 kg/m3. Jest cięższy od powietrza (ok. 1,5 razy). Pod normalnym ciśnieniem przechodzi ze stanu stałego do gazowego.

W naturze występuje w stanie wolnym w atmosferze i związanym (np. jako składnik CaCO3). Dwutlenek węgla jest produktem spalania i oddychania. Jest wykorzystywany przez rośliny w procesie fotosyntezy. Tworzy się przy utlenianiu i fermentacji substancji organicznych. Występuje w kopalniach, cukrowniach, gorzelniach, wytwórniach win, silosach zbożowych, browarach i studzienkach kanalizacyjnych. W małych stężeniach nie jest trujący, w większych stężeniach ditlenek węgla jest szkodliwy dla zdrowia, a nawet zabójczy (ma działanie duszące). Jego działanie powoduje powstawanie hiperkapni, a co za tym idzie kwasicy oddechowej i w następstwie obrzęk mózgu.

Dopuszczalna zawartość CO2 w powietrzu kopalnianym wynosi 1...