|
Współpraca Głównego Instytutu Górnictwa z Lotaryńskim Zagłębiem Węglowym, dotycząca zwalczania zagrożenia pożarami endogenicznymi, rozpoczęła się półtora roku temu. Jej wymiernym efektem jest kontrakt opiewający na milion franków. -Zanim Francuzi podpisali w połowie grudnia ub. roku kontrakt poszukiwali odpowiednich, doświadczonych w tym względzie partnerów po całym świecie - mówi Lucyna Szołtysek, kierownik Sekcji Współpracy z Zagranicą GIG-u. - Francuzi wielokrotnie nas odwiedzali, by dokładnie zapoznać się ze skutecznością metody opracowanej w Zakładzie Aerologii Górniczej. Zwiedzali laboratoria oraz stanowiska badawcze. Wielkie wrażenie zrobiła na nich nowoczesna aparatura stosowana do ekspertyz w Laboratorium Samozapalności Węgla i Gazów Kopalnianych. Ponadto dokładnie zbadali teren, skonfrontowali wyniki laboratoryjne z rzeczywistością odwiedzając polskie kopalnie, gdzie metoda ta zdała już egzamin. Rozmawiali z dyrektorami kopalń, szefami d/s bezpieczeństwa, kierownikami d/s wentylacji, eksploatacji węgla, i oczywiście z naszymi naukowcami. To ostatecznie zadecydowało o tym, że kontrakt przypadł naszemu Instytutowi. Zakres badań, które realizowane będą w kopalniach Lotaryńskiego Zagłębia Węglowego obejmie wyznaczanie parametrów fizykochemicznych węgla, charakteryzujących jego skłonność do samozagrzewania oraz wyznaczenie wartości wskaźników samozagrzewania. Kryteria oceny rozwoju ogniska samozagrzewania bazują na pomiarze składu atmosfery kopalnianej. Przyrosty stężeń tlenku węgla, wodoru, węglowodorów nienasyconych stanowią wskaźniki intensywności utleniania. Ilorazy tych wskaźników umożliwiają natomiast określenie temperatury węgla w strefie jego samozagrzania. Zakład Aerologii Górniczej GIG-u jest twórcą metody oznaczania wskaźnika samozapalności oraz metody wyznaczania czasu inkubacji pożarów, określania temperatury krytycznej węgla (temperatury po osiągnięciu której następuje radykalne przyspieszenie reakcji utleniania). Zajmuje się sposobami określania stałej szybkości reakcji utleniania oraz metody określania zagrożenia pożarami endogenicznymi. Pożary endogeniczne w polskich kopalniach stanowią prawie 70 procent pożarów podziemnych. W ostatnim 25-leciu najwięcej powstało ich w zrobach ścian zawałowych, szczelinach calizny węglowej w filarach wyrobisk korytarzowych oraz zrobach ścian podsadzkowych. W Zakładzie Aerologii Górniczej GIG-u opracowano metodę służącą do wczesnego wykrywania pożarów endogenicznych w kopalniach. Metoda ta jest jednym z najbardziej nowatorskich rozwiązań w górnictwie zarówno polskim jak i światowym. -Skuteczne zwalczanie pożarów endogenicznych wymaga dostatecznie wczesnego i precyzyjnego rozpoznania procesów prowadzących do ich powstania - wyjaśnia dr inż. Janusz Cygankiewicz, kierownik Zakładu Aerologii Górniczej GIG-u. - Egzotermicznym procesom utleniania, zachodzącym w wyrobiskach kopalnianych, towarzyszy wydzielanie się licznych gazów. Zaliczyć do nich należy przede wszystkim tlenek węgla, wodór oraz węglowodory. Spośród tych ostatnich, największe znaczenie dla rozwoju procesu samozagrzewania mają węglowodory nienasycone, zwłaszcza acetylen, etylen, propylen. Wydzielaniu się tych gazów towarzyszy spadek zawartości tlenu. Na podstawie analizy zawartości wymienionych wyżej gazów w powietrzu kopalnianym można precyzyjnie ocenić aktualny stan zagrożenia pożarowego. Do tej pory przy ocenie tego stanu opierano się jedynie na pomiarach tlenku węgla. Gaz ten wydziela się jednak nie tylko podczas samozagrzewania węgla. Towarzyszy on również procesom technologicznym przy urabianiu węgla. Powstaje także w wyniku powolnego, niskotemperaturowego utleniania węgla. Stąd też ocena stanu zagrożenia pożarowego dokonywana na postawie jedynie zawartości tlenku węgla w powietrzu, nie zawsze pokrywała się z rzeczywistością. Zdarzało się często, że ostrzeżenie o zagrożeniu pożarowym przychodziło zbyt późno, gdy proces samozagrzewania był już mocno zaawansowany. Innym razem natomiast prowadziło do fałszywych alarmów. Biorąc pod uwagę te wszystkie uwarunkowania, od ponad pięciu lat w Zakładzie Aerologii Górniczej prowadzone były badania mające na celu opracowanie bardziej skutecznej i niezawodnej metody wykrywania zagrożenia pożarowego. Metoda ta opierałaby się nie tylko na pomiarze zawartości tlenku węgla w powietrzu kopalnianym ale również uwzględniałaby zawartość innych gazów, zwłaszcza etylenu, propylenu, acetylenu i wodoru. Podstawową trudność, zdaniem naukowców, stanowił fakt, że gazy te występują w powietrzu kopalnianym w niezwykle niskich stężeniach. Etylen, propan i acetylen już od kilku p.p.b. ( p.p.b.- jedna milionowa część ), zaś wodór 0,5 p.p.m. ( p.p.m. jedna miliardowa część ). Poza tym trudności w oznaczeniu wyżej wymienionych gazów wywołuje obecność w powietrzu kopalnianym takich gazów jak metan i etan oraz para wodna. Dlatego opracowano oryginalną metodykę pomiarową. Wykonane zostały tak zwane przystawki - zgęszczacze współpracujące z wysokiej klasy chromatografami gazowymi. Obecnie badania stanu zagrożenia pożarowego w zrobach ścian zawałowych prowadzone są w sposób ciągły lub okresowy w blisko trzydziestu polskich kopalniach . - Próby powietrza pobieramy, najczęściej na nocnej zmianie, do tak zwanych worków Tedlara. Po czym dostarczane są samochodem do naszego laboratorium, gdzie poddaje się je specjalistycznej analizie - wyjaśnia dr Cygankiewicz - Wyniki ekspertyz przekazujemy na bieżąco kopalniom. Jednocześnie informujemy o stanie zagrożenia pożarowego. Na podstawie badań stwierdziliśmy, że różne węgle cechują się różnymi własnościami gazów wydzielających się w czasie samozagrzewania. Zaszła więc konieczność „ zdejmowania" tzw. charakterystyk wydzielania się gazów podczas samozagrzewania. Polega to na badaniu próby węgla z danego pokładu, w którym zamierza się prowadzić analizy, następnie próbę umieszcza się w kalorymetrze na stanowisku pomiarowym, gdzie poddawana jest procesowi samozagrzewania. Podczas tego procesu pobierane są próby do analizy chemicznej. I w ten sposób otrzymujemy charakterystykę, tzn.- przykładowo wyznaczamy, że na temperaturę 100 st. wydziela się taka a taka ilość propylenu, etylenu, tlenku węgla i wodoru. Półtora roku temu nawiązaliśmy kontakt z kopalniami lotaryńskimi, które poszukiwały specjalnych metod wczesnego wykrywania pożarów endogenicznych. I od tego czasu pobieramy tam próby gazów do worków Tedlara, które dostarczane są pocztą ekspresową DHL-u do naszego Zakładu. Poddajemy je analizie i przekazujemy na bieżąco wyniki do francuskich kopalń. W tym roku kopalnie lotaryńskie rozszerzyły zamówienie – będziemy badać próbki węgla z sześciu eksploatowanych tam pokładów. Dostarczane próbki węgla w specjalnych, skonstruowanych przez nas pojemnikach, będą analizowane przy użyciu najnowocześniejszej, wysokiej klasy aparatury. Po czym wyniki zobrazowane na wykresach powędrują do Francji. Będą one stanowić podstawę do precyzyjnego określenia temperatury samozagrzewania danych rodzajów węgla. Metodę tę chcemy promować również poza Francją. |
Mira Borkiewicz  |