Jaroslav Provázek, Jaroslav Tesař OKD, HBZS, a.s. Ostrava – Radvanice , Czech Republic DŮLNÍ PLYNOVÁ LABORATOŘ A NASAZENÍ V PODMÍNKÁCH PLYNUJÍCÍCH DOLŮ
1.
Úvod
V rámci řešení projektu 43-05: „Průběžné vyhodnocování důlního ovzduší při požárech a výbuších metanu“ probíhá specifikace požadovaných technických podkladů k novelizaci vyhlášek. Navrhují se úpravy metodických postupů HBZS v souvislosti s novým systémem vyhodnocování důlního ovzduší, provádí se funkční zkoušky vytvořeného systému průběžného vyhodnocování důlního ovzduší při požárech a výbuších metanu jak v laboratorních podmínkách tak i v reálném provozu. Probíhá rovněž ladění programu „Výbuchový trojúhelník“ po funkčních zkouškách vytvořeného systému a jeho nasazení v dýmnici HBZS a posléze v reálných podmínkách při zpřístupňování uzavřeného požářiště.
2.
Popis Důlní plynové laboratoře (DPL)
Důlní plynová laboratoř(dále jen DPL) slouží k včasné a nepřetržité analýze důlního ovzduší a ochraně báňských záchranářů při zásahu a při asanačních směnách na pracovištích důlních závodů v rámci OKD, a.s. DPL je určena pro analýzu ovzduší, zjišťovaní koncentrace plynů. Není konstruována do prostředí s nebezpečím výbuchu plynujících dolů, pokud se bude DPL provozovat v tomto prostředí tak jedině za splnění požadavků uvedených v příslušných předpisech a normách, které se vztahují k příslušné instalaci, použití, aplikaci. Celá DPL (zobrazená na Obrázku 1) je tvořena ocelovou skříní, která je z přední a zadní části uzavíratelná, dveře jsou opatřeny gumovým těsněním, které brání vniknutí prachu do prostoru samotné strojní části DPL. Zadní část je opatřena podélným otvorem pro výstup analýzních hadiček a elektrického vedení pro provoz DPL. Na vrchní části skříně jsou připevněny 4 ks litinových ok, které slouží pro přepravu. Hlavní součástí sloužící pro měření jsou rozvaděč RM1-DPL, přepínač plynových cest a dva analyzátory PN1 a PN2. Analyzátor PN1 měří: 0 - 10 % CO, 0 - 25 % CO2, 0 - 10 % CH4, 0 - 100 % CH4, 0 - 10% H2. Analyzátor PN2 měří: 0 - 0,1 % CO, 0 - 5 % CO2, 0 - 25 % O2. DPL je doplněna o možnost připojení dvou čidel CH4 pro kontrolu svého okolí a v případě výskytu větší než nastavené meze dá povel k vypnutí el. energie. K zadní části DPL je možno připojit až 6 odběrových míst (6 hadiček) do vzdálenosti 1000m a taktéž je možnost připojit 6 ks externích čidel na měření teploty, vlhkosti a rychlosti větrů a externí čidlo CH4 pro měření koncentrace v okolí DPL. Zadní část DPL určená pro připojování jednotlivých součástí DPL je zobrazena na Obrázku 2.
Analyzátor PN1
Analyzátor PN2
Řídící jednotka AMIT
Rozvaděč RM1-DPL
Obrázek 1: Nový model Důlní plynové laboratoře – čelní pohled
1
protiexplozní pojistky
přepínač plynových cest
ochrana proti zaplavení
Obrázek 2: Nový model Důlní plynové laboratoře – zadní strana pro připojení jednotlivých součástí Vzorek vstupuje do DPL přes zadní stěnu rozvaděče a vede na ochranu proti zaplavení, protiexplozní pojistku do přepínače plynových cest. Tímto je samotný přístroj chráněn proti negativnímu působení nadměrné vlhkosti vody nebo destrukci při prošlehu plamene přes přívodní hadičku. V přepínači plynových cest je zároveň následující odběrné místo předčerpáváno čerpadlem s vyšším výkonem pro zkrácení celkové doby dopravního zpoždění. Z přepínače plynových cest je vzorek veden na odlučovač kondenzátu, který je vybaven čerpadlem pro jeho vyčerpání mimo rozvaděč. Vzorek pokračuje přes jemný filtr vybavený snímačem vlhkosti, čerpadlo, průtokoměr a do analyzátorů. Mezi průtokoměrem a čerpadlem je vřazen pomocný odfuk, bay-pass pro odlehčení čerpadla a zvýšení čerpací rychlosti. Před průtokoměrem je vložen ruční ventil pro přepnutí plynové cesty při kalibraci. Kalibrační plyn je možno přivést na hadicovou spojku, která je na předním panelu. Vzorek prochází přes dva analyzátory, které měří koncentraci pěti plynů v různých koncentračních rozsazích. Analyzátory musí být ve správném pořadí, nedodržení pořadí může způsobit jejich poškození, protože jednotlivé analyzátory pracují v různých rozsazích. Z analyzátorů vystupuje vzorek přes protiexplozivní pojistku mimo rozvaděč DPL. Všechny uvedené součásti v tomto popisu jsou na DPL označeny grafickými symboly, aby nedošlo k záměně při montáži DPL (kabely el. vedení, hadičky, analyzátory, zásuvky a zástrčky , komunikační kabely).
Nový model DPL také umožňuje dálkový odběr tzv. „suchého vzorku“. Výstup pro odběr tohoto vzorku je umístěn na výstupu plynu z DPL za druhou protiexplozní pojistku. Umístění výstupu pro odběr suchého vzorku je uvedeno na Obrázku 3.
2
Výstup pro odběr suchého vzorku Obrázek 3: Znázornění výstupu pro odběr suchého vzorku
Popis příslušenství Čidla pro snímání rychlosti větru, vlhkosti a teploty jsou umístěna na společném nosiči, rámu, vybaveném svorkovnicovou připojovací skříní (Obrázek 5). Z této skříně jsou připojeny do DPL el. kabelem, který může být až 1000 m dlouhý. Čidla jsou v jiskrově bezpečném provedení a mohou být umístěna v prostředí s nebezpečím výbuchu M1 plynujících dolů.
Čidlo pro měření rychlosti proudění
Čidla pro měření teploty a vlhkosti
Obrázek4: Sada čidel pro snímání teploty, rychlosti proudění a vlhkosti
3
Analýza vyhlášek z pohledu měření parametrů důlního ovzduší Jedním z výstupů projektu č. 43-05 je aktualizace vyhlášek č. 22/1989 Sb. a vyhlášky č. 447/2001 Sb. v částech kde mimo jiné vymezují legislativní rámec měření parametrů důlního ovzduší. Na základě analýzy provedené v prvních dvou etapách řešení projektu byly vytipovány paragrafy, které mají vztah k měření parametrů důlního ovzduší. Ve 4. etapě řešení projektu byly, s ohledem na zkušenosti se systémem DPL, navrženy úpravy některých z těchto vytipovaných paragrafů. Při řešení projektu se také ukázalo, že řešená problematika se týká také vyhlášky č. 71/2002 Sb. „Vyhláška Českého báňského úřadu o zdolávání havárií v dolech a při těžbě ropy a zemního plynu“. Návrhy úprav se zde týkají dvou paragrafů. První dotčenou vyhláškou je vyhláška Českého báňského úřadu č. 22/1989 Sb. o bezpečnosti a ochraně zdraví při práci a bezpečnosti provozu při hornické činnosti a při činnosti prováděné hornickým způsobem v podzemí stanoví požadavky k zajištění bezpečnosti a ochrany zdraví při práci a bezpečnosti provozu (dále jen „bezpečnost práce a provozu“) při hornické činnosti a činnosti prováděné hornickým způsobem v podzemí včetně prací, objektů a zařízení na povrchu, které souvisejí s těmito činnostmi. Navrhované změny se týkají paragrafů 83, 109, 145, 189, 191 a 194. Druhou dotčenou vyhláškou, která se zabývá měřením důlního prostředí je vyhláška č. 447/2001 Sb. O báňské záchranné službě. Tato vyhláška upravuje zajištění báňské záchranné služby, její organizaci a úkoly spočívající zejména v provádění prací k záchraně lidských životů a majetku při závažných provozních nehodách (haváriích), včetně poskytnutí první pomoci v podzemí, a zásady postupu báňských záchranářů při zásahu; dále stanoví požadavky k zajištění bezpečnosti a ochrany zdraví při práci a na odbornou způsobilost členů báňských záchranných sborů. Navrhované změny se týkají paragrafu 42. Výstupy řešení by se mohly promítnout také do znění vyhlášky č. 71/2002 Sb. „Vyhláška Českého báňského úřadu o zdolávání havárií v dolech a při těžbě ropy a zemního plynu“. Řešitelé navrhují doplnění paragrafů 17 a 28 o text napsaný červenou barvou. Předpokládá se sloučení navrhovaných změn v jednom paragrafu a zahrnutí do vyhlášky č. 71/2002 Sb. Ladění programu Základní programování programu „Výbuchový trojúhelník“ bylo dokončeno již v dřívější době a v současnosti probíhá ladění programu „Řešení havarijních situací“ a doplňování nových funkcí. Během zkušebního provozu systému se ukázaly jak některé nedostatky programu, tak se nabídla řešení, která významně zvyšují uživatelský komfort programu. Základní okno verze 1.2 je uvedeno na Obrázku .
4
Obrázek 5: Základní okno programu Program zaznamenává dva druhy událostí. Prvním druhem událostí jsou tzv. implicitní události, které jsou zaznamenávány přímo programem samotným - jedná se o příjem dat složení důlního ovzduší, koncentrace methanu v místě DPL a stavu samotné DPL. Další implicitní událostí bude překročení limitu LVCO na určitém měřícím kanále. Tyto implicitní události, které budou součástí historie, není možné ani měnit ani z historie odstraňovat. Pak tady jsou tzv. explicitní události, které jsou zaznamenávány přímo obsluhou (uživatelem) programu. Může to být třeba zahájení a ukončení záchranné akce, nebo se může jednat o změnu parametrů souvisejících s odběrným místem (dále OM) na konkrétním měřícím kanále (změna umístění OM, změna průřezu štoly v místě odběru, změna dodávaného množství inertu) nebo o jakoukoliv jinou událost (ukončení stavby peření, atd.).
Obrázek 6: Ukázka okna znázorňujícího proběhlé události
5
Po klepnutí na ikonu „Přidat“ se rozbalí nabídka událostí pro jejich zaznamenání do programu. Tato nabídka je uvedena na Obrázku 11.
Obrázek 7: Nabídka událostí pro jejich zaznamenání do programu
6
NASAZENÍ DPL NA DOLE LAZY V rámci řešení výzkumného projektu č. 43-05 „průběžné vyhodnocování důlního ovzduší při požárech a výbuších metanu“ byla nasazena nová důlní plynová laboratoř hlavní báňské záchranné stanice v Ostravě do oblasti 38 sloje v 7. kře důlního pole Dolu Lazy. Popis oblasti 7. kry dobývacího prostoru Lazy (viz Obrázek 8): Sloj č. 530 – „38“ náleží k sedlovým vrstvám karvinského souvrství a je v předmětné oblasti uložena v hloubce 645 – 700m pod povrchem. Mocnost sloje dosahuje 2,5 – 6,2 m a má úklon v místě dokopání 5 –16o k ZZS. Přímé nadloží v porubu č. 138 708 je tvořeno místně pískovcem 60 – 500 cm. Nadloží porubu 138 810 je tvořeno prachovcem o mocnosti do 5 m, nebo jílovcem o mocnosti až 14 m. Poruby č. 138 708 a 138 810 byly dobývány sdruženě s maximálním rozestupem porubní fronty do 10 m směrným stěnováním na řízený zával. V porubu č. 138 708 byla použita technologie – 58 sekcí Ws 1.7, 67 sekcí MEOS 17/37/05, dobývací kombajn KGS 445 a stěnový dopravník HB 280. V porubu č. 138 810 byla použita technologie – 83 sekcí MEOS 17/37/05, dobývací kombajn KGS 445 a stěnový dopravník PF 4/932. Míra nebezpečí vzniku samovznícení uhlí pro porub 138 708 činila 66,0 bodů, pro porub 138 810 činila 64,8 bodů. Dne 27.2. 2007 byla oblast porubů 138 708 a 138 810 výbuchuvzdorně uzavřena na hrázích H1, H2 a H3 z důvodu důlního požáru. V rámci zpřístupňování požářiště doporučil poradní sbor OKD, a.s. nasazení důlní plynové laboratoře (dále jen DPL), a to zejména za účelem kontinuálního dálkového sledování koncentrace kyslíku za hrázemi při postupném zpřístupňování. Práce na zpřístupňování představují postupné odvětrávání porubu 138 708, rozšíření likvidačního kanálu pomocí razícího kombajnu a následnou likvidaci a výkliz technologie za současné inertizace porubu 138 810. Firma OZM s nasazením systému DPL spolu s vyhodnocovacím softwarem „Výbuchový trojúhelník“ v rámci ladění systému souhlasila. Systém byl nasazen do uvedené oblasti v době od 11.4.2007 do 18.4.2007 a od 23.4.2007 do 25.5.2007. S pomocí systému DPL byly sledovány 4 odběrová místa (viz Obrázek 9): • • • •
dálkový odběr – 4. sekce v porubu 138 810 (uzavřený prostor) dálkový odběr – 32 sekce v porubu 138 810 (uzavřený prostor) dálkový odběr – za Izohrázkou na tř. 38 711 (uzavřený prostor) dálkový odběr – za Izohrázkou v r. 138 810 (uzavřený prostor)
Poznatky z provozu systému DPL slouží zejména k optimalizaci obslužného programu a odstraňování drobných nedostatků jež se projeví pouze v reálném provozu. Nasazení DPL umožnilo i efektivní inertizaci uzavřeného prostoru na základě kontinuálního sledování kyslíku.
7
DPL
138 810
138 708
Obrázek 8: Výřez z polohové mapy OKD, Důl Lazy Sloj č.530 – 38 Rubání 138 708 a 138 810
8
DPL
Hráz H-
38 713
39 711
1 Porub138 810 38 711
2 4 Izohrázka
3
Porub 138 708 38 807-3 Hráz H38 709-2
38 807-2
Obrázek 3: Situační plán oblasti 38. sloje 7. kry důlního pole Lazy Legenda k odběrovým místům:
1.
dálkový odběr – 4. sekce v porubu 138 810 2. dálkový odběr – 32. sekce v porubu 138 810 3. dálkový odběr – za Izohrázkou na tř. 38 711 4. dálkový odběr – za Izohrázkou v r. 138 810
Na dalších obrázcích uvedena dokumentace dopravy DPL k jámě (Obrázek 15), doprava DPL po překopu na překladiště (Obrázek 16), instalace DPL na stanovišti před hrází (Obrázek 17), instalace DPL na stanovišti před hrází (Obrázek 18) a zadáván údajů z DPL do PC před
9
Obrázek 4: Doprava DPL po překopu na překladiště
Obrázek 5: Instalace DPL na stanovišti před hrází
10
Obrázek 6: Instalace DPL na stanovišti před hrází
11
