VŠB Technická univerzita Ostrava

VŠB – Technická univerzita Ostrava Institut hornického inženýrství a bezpečnosti

Zdokonalení metod včasného zjišťování samovznícení uhlí a kontroly průběhů jeho likvidace se zaměřením na indikační plyny

ZÁVĚREČNÁ ZPRÁVA PROJEKTU VaV ČBÚ č. 29/2003

Alois Adamus LISTOPAD 2001 Jindřich Šancer PROSINEC 2005

Vysoká škola báňská – Technická universita Ostrava Institut hornického inženýrství a bezpečnosti Program VaV ČBÚ č. 2435/99 :

Zvýšení úrovně bezpečnosti práce v dolech a eliminace nebezpečí od unikajícího metanu z uzavřených důlních prostor

Dílčí projekt 29/2003: Zdokonalení metod včasného zjišťování samovznícení uhlí a kontroly průběhu jeho likvidace se zaměřením na indikační plyny IV.

ZÁVĚREČNÁ ZPRÁVA k programu výzkumu a vývoje ČBU č. 2435/99/III, projektu č. 29/2003

Zdokonalení metod včasného zjišťování samovznícení uhlí a kontroly průběhu jeho likvidace se zaměřením na indikační plyny

Zahájení : plán : Ukončení : plán :

4. 6. 2003 30. 11. 2005

skutečnost : 4. 6. 2002 skutečnost : 30. 11. 2005

Objednatel : Zhotovitel : Odpovědný řešitel :

ČBÚ Praha HGF VŠB-Technická universita Ostrava doc. Ing. Alois ADAMUS, Dr.

Na zprávě spolupracoval :

Ing. Jindřich ŠANCER, Ph.D.

Na realizaci výzkumu spolupracovali Ing. Hana Věžníková, Prof. Ing. Boleslav Taraba, CSc., Ing. Václav Voráček, Ph.D., Ing. Pavel Malíček, Dr. Ing. Petr Čada, pracovníci Zkušebny hořlavosti VVUÚ, a.s., Ostrava-Radvanice, Laboratoře enviromentální chémie ÚG AVČR Ostrava, HBZS, a.s.,Ostrava-Radvanice a plynových laboratoří důlních závodů Lazy v Orlové, Darkov 2 v Karviné a HBZS, a.s., Ostrava-Radvanice . Uhelné vzorky poskytly důlní závody OKD, a.s. a ČMD, a.s.

Ostrava listopad 2005

Tato dokumentace je výhradním majetkem ČBÚ Praha a nesmí být bez jeho předchozího písemného souhlasu dále rozmnožována a rozšiřována. Citace a výtahy je možno pořídit jen s přesným uvedením pramene.


Obsah : 0 0.1 0.2 0.3 1 1.1 1.2 2 2.1 2.2 3 3.1 3.2 4 4.1 4.2 5 5.1 5.2 6 6.1 6.2 7 7.1 7.2 8 9 10 11 12 13

Smluvní podmínky 2 Znění smluvních podmínek projektu ČBÚ č. 29/2003, smlouvy č. 1967/03 2 Harmonogram prací podle dodatku č. 1 smlouvy č. 1967/03 3 Plnění smluvních podmínek 4 Analýza případů samovznícení uhlí na dolech OKR 4 Řešení etapy č. 1 5 Závěry etapy č. 1 8 Zahraniční zkušenosti a poznatky 10 Řešení etapy č. 2 11 Závěry etapy č. 2 12 Faktory ovlivňující vzorkování důlního ovzduší 16 Řešení etapy č. 3 16 Závěry etapy č. 3 18 Analýza faktorů ovlivňujících výsledky tepelné oxidace uhelné hmoty 19 Řešení etapy č. 4 20 Závěry etapy č. 4 22 Faktory ovlivňující oxidační rychlost 24 Řešení etapy č. 5 25 Závěry etapy č. 5 26 Příčiny změny oxidační rychlosti a dynamika samovznícení 27 Řešení etapy č. 6 27 Závěry etapy č. 6 29 Vypracování metodiky včasného zjišťování samovznícení uhlí 31 Řešení etapy č. 7 31 Závěry etapy č. 7 34 Metodika včasného zjišťování samovznícení uhlí a kontroly průběhu jeho likvidace 36 Návrh úpravy vyhlášky ČBÚ č. 22/1989 Sb. a rozhodnutí OBÚ v Ostravě čj. 10/1990, článku 39 37 Návrh dokumentace vedené organizací o zjišťování a kontrole průběhu likvidace samovznícení uhlí s návrhem právního předpisu k jejímu vedení a předkládání SBS. 42 Závěr 42 Seznam tabulek 46 Seznam příloh 46

___________________________________________________________________________________________________ Adamus, A., Šancer, J., Závěrečná zpráva projektu VaV ČBÚ č. 29/2003, VŠB-TUO, Ostrava, listopad 2005.

1


0 Smluvní podmínky 0.1 Znění smluvních podmínek projektu ČBÚ č. 29/2003, smlouvy č. 1967/03 Předmětem smlouvy bylo poskytnutí účelové podpory formou dotace z výdajů na výzkum a vývoj poskytovatele v rámci programu výzkumu a vývoje Českého báňského úřadu “Zvýšení úrovně bezpečnosti práce v dolech a eliminace nebezpečí od unikajícího metanu z uzavřených důlních prostor” na projekt č. 29/2003 „Zdokonalení metod včasného zjišťování samovznícení uhlí a kontroly průběhu jeho likvidace se zaměřením na indikační plyny“, obsahující celkem sedm etap. Předmětem řešení projektu je: 1) Analyzovat soubor minimálně deseti případů samovznícení uhlí na dolech OKR a postupu jejich včasného zjišťování a kontroly průběhu likvidace dosud používanými metodami hodnocení teplot v ohnisku samovznícení. Provést vyhodnocení spolehlivosti používaných metod. Do analyzovaného souboru zahrnout a posoudit případy samovznícení znovuotevřených požářišť a vedení hornické činnosti s využitím výsledků hodnocení samovznícení uhelných vzorků odebraných v rámci Kategorizace slojí ČR řešením projektu č. 3/1999 ČBÚ. 2) Vypracovat přehled používaných metod včasného zjišťování samovznícení uhlí v zahraničí a možnost jejich využití v ČR. 3) Analyzovat přírodní a technické faktory ovlivňující vyhodnocení a interpretaci odebraných vzorků vzdušin v praxi používanými metodami hodnocení stavu samovznícení a faktory ovlivňující jejich spolehlivost. 4) Analyzovat faktory ovlivňující výsledky tepelné oxidace uhelné hmoty a zkoumat odchylky hodnocení tepelné oxidace ve vztahu k důlním podmínkám a provozní praxi. 5) Analyzovat faktory ovlivňující oxidační rychlost v závislosti na teplotě v ranném stádiu samovznícení a po dosažení kritické teploty. 6) Zkoumání příčin náhlé změny oxidační rychlosti a kriterií vyjadřujících dynamiku samovzněcovacího procesu. Zkoumání možnosti stanovení limitního času pro přijetí účinných opatření v případě indikace ranného stadia samovznícení. 7) Vypracovat metodiku včasného zjišťování samovznícení uhlí v ranném stadiu samovznícení a kontroly průběhu jeho likvidace pomoci indikačních plynů a vyšších verzí dosud vypracovaných výpočetních programů pro stanovení teploty a hodnocení dynamiky


2


samovzněcovacího procesu. Ověřit metodiku aplikací na případu samovznícení na některém dole OKD.

Výstup projektu : a) Metodika včasného zjišťování samovznícení uhlí a kontroly průběhu jeho likvidace. b) Návrh úpravy, popřípadě doplnění vyhlášky ČBÚ č. 22/1989 Sb., Rozhodnutí OBÚ v Ostravě čj. 10/1990, článku 39. c) Návrh dokumentace vedené organizací o zjišťování a kontrole průběhu likvidace samovznícení uhlí s návrhem právního předpisu k jejímu vedení a předkládání SBS. Cíle projektu, předpokládané výsledky a způsob ověření jejich dosažení byly uvedeny v Příloze č. 1. předmětné smlouvy .

0.2 Harmonogram prací podle dodatku č. 1 smlouvy č. 1967/03 Tab. 0.1 Harmonogram prací projektu VaV ČBÚ č. 29/2003

Etapa

2003 1.

2.

3.

2004 4.

1.

2.

3.

2005 4.

1.

2.

3.

4.

1. Analýza 10 zápar 2. Zahraniční zkušen. 3. Ovlivnění suchých vz. 4. Přesnost tepelné oxid. 5. Oxidace ranného stadia 6. Dynamika nárůstu tepl. 7. Programátorské práce Závěrečné práce


3


0.3 Plnění smluvních podmínek Předmětný projekt byl řešen v souladu s časovým harmonogramem tab. 0.1. V rámci kontrolních dnů č. 1 – č. 9 předmětného projektu byly zadavateli předávány příslušné informativní a periodické zprávy o průběhu řešení projektu, závěrečné zprávy etap č. 1 – č. 7, související neperiodické zprávy a související subdodávky. V souladu se smlouvou byla v rámci závěrečných prací ve čtvrtém čtvrtletí 2005 vypracována metodika včasného zjišťování samovznícení uhlí a kontroly průběhu jeho likvidace, návrh úpravy vyhlášky ČBÚ č. 22/1989 Sb. a rozhodnutí OBÚ v Ostravě čj. 10/1990, článku 39 a návrh dokumentace vedené organizací o zjišťování a kontrole průběhu likvidace samovznícení uhlí s návrhem právního předpisu k jejímu vedení a předkládání SBS.

Následující text předložené závěrečné zprávy obsahuje kompilát závěrů dílčích etap projektu. Podrobnosti k jednotlivým etapám byly uvedeny v závěrečných a souvisejících zprávách dílčích etap již předaných zadavateli (informativní zprávy, periodické zprávy, neperiodické zprávy, subdodávky). Výčet závěrečných a souvisejících zpráv, již předaných zadavateli, je uveden v příslušných kapitolách předložené závěrečné zprávy. Informativní zprávy, periodické zprávy, neperiodické zprávy, subdodávky, závěrečné zprávy etap projektu VaV ČBÚ č. 29/2003 a předložená závěrečná zpráva je v elektronické podobě uvedena v příloze č. 6 předložené zprávy. Číselnému pořadí etap projektu odpovídá číselné označení následujících kapitol č. 1 – č. 7. Závěrečné kapitoly č. 8 – č. 10 jsou věnovány výše specifikovaným výstupům projektu.

1 Analýza případů samovznícení uhlí na dolech OKR Cíle etapy č. 1 podle přílohy č. 1 projektu : •

V průběhu dvou let řešení předmětného projektu, od června 2003 do června 2005, budou analyzovány reálné případy samovznícení v OKR na základě získaných podkladů z důlních podniků. Do řešení budou zahrnuty již předchozí případy samovznícení, případně aktuální případy v době řešení.

•

Vyhodnocení se bude opírat o dosud dostupné způsoby hodnocení samovzněcovacího procesu v OKR, t.j. podle „Sloupcového diagramu HBZS Ostrava“, podle „Rámcové tabulky indikačních plynů protokolů tepelné oxidace VVUÚ Ostrava-Radvanice“ (v případech dostupnosti), podle výsledků tepelné oxidace uhelných vzorků protokolů VVUÚ


4


Ostrava-Radvanice zpracovaných v databázi VŠB-TU Ostrava v rámci projektu 3/1999 ČBÚ s využitím bezrozměrných ukazatelů indikačních plynů samovznícení. •

K vyhodnocení budou využívány výpočetní programy vypracované v rámci projektu 3/1999 ČBÚ s pracovními názvy „CnHm“ a „Indikace“. V průběhu hodnocení zadaného počtu 10 případů lze předpokládat získání zkušeností s praktickým používáním uvedených výpočetních programů. Získané poznatky budou využity při vypracování vyšších verzí výpočetních programů.

•

Do řešení budou zahrnuty rovněž případy obnovených samovznícení po znovuotevření uzavřených důlních děl s využitím výsledků tepelné oxidace uhelných vzorků.

•

Snahou řešitele bude získat vyjádření profesních pracovníků důlních podniků k jednotlivým případům, případně rámcovým zkušenostem v dané oblasti.

•

Získané poznatky budou analyzovány z hlediska spolehlivosti dosud používaných metod a z hlediska možnosti jejich zdokonalení, včetně zapracování daných zkušeností do vyšších verzí výše uvedených výpočetních programů.

1.1 Řešení etapy č. 1 Z výše uvedeného obsahu projektu vyplynul program plnění smluvních podmínek pro období červenec 2003 - červen 2005. V daném období bylo analyzováno celkem 12 případů samovznícení v dolech OKR, z toho šest případů samovznícení znovu obnovených podle tabulky č. 1.1. Z důvodu přehlednosti byly analyzované případy samovznícení číslovány číselnou řadou 1 – 12: Tab. 1.1 Případy samovznícení analyzované v rámci etapy č. 1


5


Pořadové Rok číslo vyhodnocení 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

03 03 03 03 04 04 04 04 05 05 05 05

Důlní závod

Pracoviště

Rok záparu

Barbora Barbora Lazy Lazy Darkov 2 Dukla Doubrava Doubrava ČSM-S Darkov 3 ČSA J.K. Doubrava

porub č. 140 103 porub č. 140 902 porub č. 138 802 porub č. 140 606 porub č. 233 500 porub č. 18 418 porub č. 13968+I porub č. 33756 porub č. 292 100 porub č. 40 401 porub č. 13 030+31 kříž č. 73939I

02-03 01-02 02-03 96-00 01-02 99-00 02-03 99 01 01 00 03

Opakovaný případ ANO/NE ANO ANO NE ANO NE ANO ANO NE NE NE ANO NE

Samostatně byly analyzovány vícenásobně uzavřené případy endogenních požárů.

Byla

definována spolehlivost používaných metod jak v oblasti včasného zjišťování samovznícení uhlí, tak pro kontrolu průběhu jeho likvidace. Etapa č. 1 byla ukončena podle harmonogramu prací předmětného projektu (tab. 0.1) v červnu 2005. V rámci etapy č. 1 byla vypracována a zadavateli předána závěrečná zpráva (viz příloha č. 6 předložené zprávy) : •

Adamus, A., Šancer, J., Věžníková, H., Voráček, V.: Analýza případů samovznícení uhlí na dolech OKR, postupu jejich včasného zjišťování a kontroly průběhu likvidace. Závěrečná zpráva etapy č. 1, projektu VaV ČBÚ č. 29/03. VŠB-TU Ostrava, červen 2005.

Průběžně byly zadavateli předávány související neperiodické zprávy a subdodávky etapy č. 1 (jsou uvedeny v příloze č. 6 předložené zprávy): Neperiodické zprávy : •

Šancer, J.: Hodnocení průběhu záparu v porubu č. 3 3756, Důl ČSA, lokalita Doubrava. Neperiodická zpráva dílčí etapy č. 1 projektu VaV ČBÚ č. 29/2003, VŠB-TU Ostrava, Ostrava, listopad 2004.

•

Šancer, J.: Hodnocení průběhu záparu v porubu č. 292 100, Důl ČSM, závod Sever. Neperiodická zpráva dílčí etapy č. 1 projektu VaV ČBÚ č. 29/2003, HGF VŠB-TUO, Ostrava leden 2005.

•

Šancer, J.: Hodnocení průběhu záparu v porubu č. 40 401, Důl Darkov 3. Neperiodická zpráva dílčí etapy č. 1 projektu VaV ČBÚ č. 29/2003, VŠB-TU Ostrava, Ostrava, duben 2005.

•

Šancer, J., Adamus, A.: Vyhodnocení vybraných případů samovznícení v OKR likvidovaných uzavřením. Neperiodická zpráva dílčí etapy č. 1 projektu VaV ČBÚ č. 29/2003, VŠB-TU Ostrava, Ostrava, květen 2005.


6


Subdodávky : •

Věžníková, H., Hodnocení průběhu třikrát obnoveného endogenního požáru v porubu č. 140 103, Dolu Barbora v Karviné. Zpráva zpracovaná na základě smlouvy o dílo č. 03/29/2003 v rámci řešení programového projektu ČBÚ Praha č. 29/2003 „Zdokonalení metod včasného zjišťování samovznícení uhlí a kontroly průběhu jeho likvidace se zaměřením na indikační plyny“. Září 2003.

•

Věžníková, H., Hodnocení průběhu záparového děje v porubu č. 138 802, Dolu Lazy v Orlové. Zpráva zpracovaná na základě smlouvy o dílo č. 03/29/2003 v rámci řešení programového projektu ČBÚ Praha č. 29/2003 „Zdokonalení metod včasného zjišťování samovznícení uhlí a kontroly průběhu jeho likvidace se zaměřením na indikační plyny“. Říjen 2003.

•

Voráček, V., Vyhodnocení případu samovznícení uhlí v porubu 140 606 OKD, a.s., Dolu Darkov o.z. Dílčí zpráva o výsledku plnění smlouvy o dílo č. 06/29/2003. Technovent Ostrava, říjen 2003.

•

Věžníková, H., Hodnocení průběhu záparového děje v porubu č. 233 500, Důl Darkov. Neperiodická zpráva projektu VaV ČBÚ č. 29/2003, etapy č. 1, podle objednávky VŠB - TUO č.: G-II-5071/04-542 ze dne 6. 5. 2004, červen 2004.

•

Hodnocení průběhu záparového děje v porubu č. 233 500, Důl Darkov, Dodatek č. 1.

•

Věžníková, H.: Hodnocení průběhu záparového děje v porubu č. 18 418, závod Dukla. Neperiodická zpráva projektu VaV ČBÚ č. 29/2003, etapy č. 1 podle objednávky VŠB - TUO č.: G-II-5071/04-542 ze dne 6. 5. 2004, Ostrava září 2004.

•

Věžníková, H.: Hodnocení průběhu záparového děje v porubu č. 18 418, závod Dukla, Důl Lazy, OKD, a.s. – Dodatek č. 1. Neperiodická zpráva projektu VaV ČBÚ č. 29/2003, etapy č. 1, podle objednávky VŠB - TUO č. G-II-5071/04-542 ze dne 2. 11. 2004, Ostrava listopad 2004.

•

Věžníková, H.: Hodnocení průběhu záparového děje v porubu 1 3668+68I jáma Doubrava. Neperiodická zpráva projektu VaV ČBÚ č. 29/2003, etapy č. 1 podle objednávky VŠB - TUO č. G-II-5071/04-542 ze dne 2. 11. 2004, Ostrava listopad 2004.

•

Věžníková, H.: Hodnocení průběhu záparového děje v porubech 13030 + 13031 lokalita Jan-Karel, Důl Čs. armáda, o.z. v Karviné OKD, a. s. Ostrava, březen 2005.

•

Voráček, V.: Posouzení a vypracování analýzy záparového děje vzniklého na kříži chodeb č. 7 3911II/7 3939I OKD a.s. , Dolu ČSA, záv. Doubrava o.z. se zaměřením na indikační plyny. Neperiodická zpráva projektu VaV ČBÚ č. 29/2003, etapy č. 1, podle objednávky VŠB TUO č. GII-5011/05-54125 ze dne 7.2.2005, Technovent s r.o., Ostrava březen 2005.

Analyzované poznatky a podrobnosti k řešení etapy č. 1 byly podle smluvních podmínek průběžně předávány zadavateli v podobě uvedených subdodávek, neperiodických zpráv, rovněž v podobě informativních a periodických zpráv. Získané poznatky byly vyhodnoceny v rámci citované závěrečné zprávy etapy č. 1.


7


1.2 Závěry etapy č. 1 Z výše uvedeného hodnocení 12 případů samovznícení v OKR je možno vyvodit závěr, že všechny analyzované metody používané v OKR pro včasnou indikaci samovznícení uhlí (metody CO2/CO, HBZS, CnHm) jsou použitelné pro hodnocení provozních případů endogenních požárů. Při použití jednotlivých metod je však potřeba brát v úvahu poznatky zjištěné při tomto vyhodnocení. Především, že metoda standardního bezrozměrného ukazatele CO2/CO je jen orientační a doplňková. Indikovaná teplota ukazatelem CO2/CO je v rozvinutém stádiu endogenního požáru značně podhodnocena, a proto je vhodná pouze pro hodnocení trendu ranných stádií endogenních požárů. Hlavní výhodou této metody je že, nevyžaduje odběr vzorků vzdušin z PVP ani odběr suchých vzorků, hodnocení je snadné.

Metodika sloupcového diagramu HBZS se projevila jako poměrně spolehlivá metoda, zejména v případech kdy byl objemový průtok PVP okolo 600 – 1000 m3.min-1. Při vyšších objemových průtocích je potřeba počítat s možným nadhodnocením indikovaných teplot především v důlním prostředí s relativně vyšším přirozeným pozadím nižších nasycených uhlovodíků. Naopak při nízkých objemových průtocích, např. z OLT mohou být indikované teploty podhodnoceny. Mezi výhody této metodiky patří její jednoduchost a rychlost při vyhodnocení. Výhodou je rovněž možnost odhadu teplotní variability endogenního požáru na základě rozdílných litrových vývinů (generovaných teplot) CO a nižších nasycených uhlovodíků, oproti vyšším nenasyceným uhlovodíkům. Hlavní nevýhodou je nutnost odběru vzorku vzdušin z PVP a měření objemového průtoku v době odběru vzorku (v případě použití hodnoty PVP z měsíčního měření dochází ke zkreslení indikovaných teplot). Další nevýhodou je skoková změna generovaných teplot při použití sloupcového diagramu v původní formě, případně programu „CnHm“, způsobu vyhodnocení „Jednotlivě“. To je nevýhodou především v inkubační fázi endogenního požáru, kdy tento ukazatel poměrně dlouhou dobu generuje teplotu 30 – 60°C, a tak není patrný pozvolný nárůst teploty, signalizující rozvíjející se zápar. Proto je vhodné tuto metodiku doplnit jinou metodou hodnocení endogenního požáru.

Metoda CnHm je z provozního hlediska nejnáročnější. Vyžaduje srovnávací plynový obraz získaný tepelnou oxidací a jisté zkušenosti při aplikaci dané metody. Z obdržených poznatků analýz endogenních požárů je patrné poměrně značné variační rozpětí teplot generovaných touto metodou. Pro správný odhad teploty je potřeba vybrat ty bezrozměrné ukazatele, které mají určitou vypovídací schopnost. Pro výběr ukazatelů s vysokou vypovídací schopností je vhodné vyhodnotit ___________________________________________________________________________________________________ Adamus, A., Šancer, J., Závěrečná zpráva projektu VaV ČBÚ č. 29/2003, VŠB-TUO, Ostrava, listopad 2005.

8


časovou řadu plynových obrazů a podle tendence vývoje teploty indikované jednotlivými bezrozměrnými ukazateli vybrat ukazatele s nejvyšší vypovídající schopností. Navíc je třeba zohlednit plyny obsažené v jednotlivých bezrozměrných ukazatelích a podle toho posoudit indikovanou teplotu. Zpravidla totiž bezrozměrné ukazatele obsahující oxidy uhlíku a nižší nasycené uhlovodíky generují nižší teplotu než ukazatele obsahující vyšší a nenasycené uhlovodíky. Pro přesné vyhodnocení by rovněž měl být z databáze programu CnHm vybrán nejvhodnější uhelný vzorek (nejblíže odebraný). Ze získaných poznatků je patrné, že metoda bezrozměrných ukazatelů indikuje v inkubační fázi endogenního požáru zpravidla nejvyšší teplotu ze všech hodnocených metod. V rozvinuté fázi indikuje teplotu srovnatelnou s metodikou HBZS, v případech kdy byl zvolen referenční vzorek hodnocený do 200 °C. V ostatních případech pak metoda CnHm indikuje teplotu většinou vyšší. Vzhledem k okolnostem popsaným v podkladech dodaných k provozním případům (popisující výstupy kouřů, výskyt acetylénu) je možné v těchto případech považovat vysoké indikované teploty za reálné. Z výše uvedených poznatků bylo možné vyvodit závěr, že laboratorní zkoušky tepelné oxidace prováděné za účelem pozdějšího hodnocení provozních případů by měly být prováděny minimálně do 350°C. Mezi výhody metody CnHm patří při zvolení vhodného referenčního vzorku především pravděpodobně přesný odhad nejvyšší teploty ohniska endogenního požáru. Další výhodou metody je její použitelnost i při hodnocení uzavřených požářišť (nevyžaduje PVP), i když v těchto případech je třeba díky rozdílným podmínkám (nedostatek kyslíku, zpětná sorpce atd.) počítat s výraznější chybou v odhadu teploty. Mezi hlavní nevýhody této metody patří poměrně náročné a časově zdlouhavé vyhodnocení a jistá připravenost, spočívající v laboratorním rozboru tepelné oxidace uhelného vzorku dobývané lokality.

Z výše uvedeného lze formulovat následující stručné závěry a doporučení : •

Metoda CO2/CO vhodně vystihuje trend vývoje teploty ohniska samovznícení, poskytuje však značně podhodnocené informace o teplotě ohniska. Za závažný stav z hlediska vývoje teploty, kdy lze očekávat relativně brzy dosažení zápalné teploty v ohnisku samovznícení, lze považovat teplotu indikovanou daným ukazatelem 100 oC, tj. hodnota ukazatele cca 10. Výhodou metody je možnost využití mokrých vzorků bez použití hodnoty objemového průtoku PVP.

•

Metoda HBZS indikuje střední hodnoty teplot v ohnisku samovznícení, vzhledem ke stanoveným teplotním intervalům metody poskytuje částečně zpožděné informace o trendu teploty v ohnisku. Ve vztahu k určení nejvyšší teploty v ohnisku poskytuje daná metoda ve srovnání s metodou CnHm podhodnocené výsledky. Nevýhodou metody je nutnost použití hodnoty objemového průtoku důlních větrů při vyhodnocení.

•

Metoda CnHm poskytuje informaci o trendu teploty, nejvyšší teplotě v ohnisku samovznícení a o teplotní nehomogenitě ohniska. Vyžaduje použití srovnávacího plynového


9


obrazu tepelné oxidace uhelného vzorku odebraného z blízkosti hodnoceného záparu. Výhodou metody je její použití pro vyhodnocování suchých vzorků mimo PVP. •

Pro další použití metody CnHm lze doporučit ověřování uhelných vzorků na plynový obraz indikačních plynů metodou tepelné oxidace do teploty min. 350 oC.

•

Pro sledování trendu teploty v uzavřených požářištích lze použít metodu CO2/CO a CnHm, avšak je nutno počítat se zkreslením výsledků vyplývajícím z odlišných podmínek ve kterých se ohnisko samovznícení vyskytuje, tj. uzavřený plynový režim ovlivněný ohniskem požáru a relativně dlouhodobý časový faktor působící společně s dalšími ovlivňujícími faktory (pokles kyslíku, zpětná selektivní adsorpce plynů, rozpustnost plynů). Nejrychleji z plynového obrazu klesají obsahy CO a H2. Tyto plyny následují nenasycené uhlovodíky. Nejpomaleji z plynového obrazu mizí nasycené plynné uhlovodíky, především etan. Jednotlivé ukazatele vykazují buďto podhodnocené nebo nadhodnocené teploty. Lze konstatovat že : -

-

•

ukazatelé obsahující CO velmi rychle reagují poklesem po uzavření ohniska a převážně vykazují podhodnocené teploty a vyšší dynamiku poklesu teplot oproti skutečnosti. ukazatelé obsahující nižší nasycené uhlovodíky reagují pozvolně a vykazují vyšší teploty a nižší dynamiku poklesu teplot. při otevírání uzavřeného požářiště je vhodné věnovat pozornost stopovým koncentracím etylénu, které mohou být indikátorem relativně stále ještě zvýšené teploty ohniska.

Na základě dosavadních poznatků z OKR a také ze zahraničí (převážně Polsko, Francie, viz závěrečná zpráva etapy 2) lze konstatovat, že dosud používané metody indikace teploty ohniska samovznícení nejsou metodami exaktními, jde o odhad teploty. Interpretace především metody CnHm by měla být svěřena osobě v tomto směru zkušené, schopné odhadnout relativní důležitost jednotlivých, někdy protichůdných tendencí. Příznivý či nepříznivý vývoj jediného ukazatele není sám o sobě rozhodující. Na druhé straně, pokud se více kritérií vyvíjí ve stejném směru, pak je to zcela jistě silný indikátor tendence teploty, a to i kdyby se jiná kritéria vyvíjela rozdílně.

2 Zahraniční zkušenosti a poznatky Cíle etapy č. 2 podle přílohy č. 1 projektu : •

V období červenec 2003 až září 2004 budou kompilovány metody včasného zjišťování samovznícení uhlí v zahraničí, především v Polsku, Německu, Francii, Velké Británii, Ukrajině a dalších zemích s vyspělým hornictvím.

•

Kompilace bude zaměřena na zpracování metod používaných v důlní praxi a na kompilaci platných obecně závazných předpisů v dané oblasti. Kompilace se bude opírat o dostupnou literaturu a zahraniční konzultace řešitele a subřešitelů.


10


•

V rámci řešení předmětného dílčího úkolu jsou navrženy služební cesty řešitele a subřešitelů do evropských států s vyspělým uhelným hornictvím (Polsko, Ukrajina, Rumunsko, Německo, Francie, Velká Británie, případně Bulharsko-hlubinná těžba hnědého uhlí) s cílem konzultovat a kompilovat zahraniční zkušenosti z oblasti včasného zjišťování samovznícení uhelné hmoty.

•

Získané podklady budou vyhodnoceny z hlediska možnosti jejich využití v hornictví ČR.

2.1 Řešení etapy č. 2

V rámci etapy č. 2 byl vypracován rámcový přehled historického vývoje využití indikačních plynů samovznícení uhlí v dolech v zahraničí a byly kompilovány vybrané literární podklady a podklady získané na základě konzultací řešitele ve státech odpovídajících zadání projektu. Kompilace byla zaměřena na metody používané v důlní praxi a obecně závazné předpisy v oblasti včasného zjišťování samovznícení uhlí. Byly kompilovány podklady z Polska, Německa, Francie, Velké Británie, Ukrajiny a Rumunska. Kompilované podklady byly analyzovány. Etapa č. 2 byla ukončena podle harmonogramu prací předmětného projektu (tab. 0.1) v červnu 2005. V rámci etapy č. 2 byla vypracována a zadavateli předána závěrečná zpráva (viz příloha č. 6 předložené zprávy): •

Adamus, A.: Zahraniční zkušenosti v oblasti včasného zjišťování samovznícení v uhelných dolech. Závěrečná zpráva etapy č. 2, projektu VaV ČBÚ č. 29/03. VŠB-TU Ostrava, červen 2005.

Průběžně byly zadavateli předávány související neperiodické zprávy a subdodávky etapy č. 2 (jsou uvedeny v příloze č. 6 předložené zprávy): Neperiodické zprávy: •

Adamus, A.: Včasné zjišťování samovznícení uhlí v rumunských hlubinných dolech. Cestovní zpráva ze služební cesty. VŠB- TU Ostrava, Ostrava září 2003.

•

Šancer, J., Adamus, P.: 10. mezinárodní konference hornické termofyziky. Cestovní zpráva ze služební cesty. VŚB-TU Ostrava, Ostrava, únor 2005.

•

Adamus, A.: Včasné zjišťování samovznícení uhlí v britských hlubinných dolech. Cestovní zpráva ze služební cesty. VŠB- TU Ostrava, Ostrava duben 2004.

•

Adamus, A.: Včasné zjišťování samovznícení uhlí ve francouzských dolech. Cestovní zpráva ze služební cesty. VŠB- TU Ostrava, Ostrava červen 2004.


11


•

Adamus, A.: Včasné zjišťování samovznícení uhlí v ukrajinských dolech. Cestovní zpráva ze služební cesty. VŠB- TU Ostrava, Ostrava říjen 2004.

•

Adamus, A.: Včasné zjišťování samovznícení uhlí v německých dolech. Cestovní zpráva ze služební cesty. VŠB- TU Ostrava, Ostrava, únor 2005.

Subdodávky : •

Překlady a původní znění obecně závazných předpisů a metodických pokynů z oblasti včasného zjišťování samovznícení v uhelných dolech Rumunska. Subdodávka projektu VaV ČBÚ č. 29/2003.

•

Překlady a původní znění podkladů obecně závazných předpisů a metodických pokynů z oblasti včasného zjišťování samovznícení v uhelných dolech Polska. Subdodávka projektu VaV ČBÚ č. 29/2003.

•

Překlady vybraných podkladů k včasnému zjišťování samovznícení v dolech – Velká Británie. Subdodávka projektu VaV ČBÚ č. 29/2003.

•

Překlady vybraných podkladů k včasnému zjišťování samovznícení v dolech Francie. Subdodávka projektu VaV ČBÚ č. 29/2003.

•

Překlady vybraných podkladů k včasnému zjišťování samovznícení v dolech Ukrajiny. Subdodávka projektu VaV ČBÚ č. 29/2003.

•

Překlady vybraných podkladů k včasnému zjišťování samovznícení v dolech Německa. Subdodávka projektu VaV ČBÚ č. 29/03


2.2 Závěry etapy č. 2 Cílem etapy č.2 bylo vypracovat přehled používaných metod včasného zjišťování samovznícení uhlí v zahraničí a možnosti jejich využití v ČR. Následuje stručný přehled používaných metod v hodnocených státech a doporučení pro využití předmětných poznatků v ČR :

Rumunsko :

V rámci prevence samovznícení je obecně závaznou legislativou uloženo

vyhodnocovat Grahamovo číslo (G), vývin CO, CO2. Pro hodnocení stavu uzavřeného požářiště je uloženo sledovat Grahamovo číslo, C2H4, C2H2 (otevřít požářiště lze - G klesá < 0,4 ; C2H4<10 ppm; vymizení C2H2). Doporučující metodika uvádí hodnocení G, CO, CO2 , C2H4, C2H2. Etylén ___________________________________________________________________________________________________ Adamus, A., Šancer, J., Závěrečná zpráva projektu VaV ČBÚ č. 29/2003, VŠB-TUO, Ostrava, listopad 2005.

12


indikuje teplotu od 60 oC (ranné stadium 10 ppm, rozvinuté 60 ppm). Acetylén indikuje teplotu 140 - 160 oC.

Polsko : V rámci prevence samovznícení je obecně závaznou legislativou uloženo sledovat CO, CO2, O2 (úvod, výduch, zával 2x týdně mimo kontinuální měření), vyhodnocovat trend koncentrací, G, ukazatel nárůstu CO v % (rozdíl koncentrací výduch-úvod), ukazatel množství CO v l/min se stanovenými limitními hodnotami. Závazně je uloženo kontrolovat teplotu povrchu důlních děl pyrometry se stanoveným rozdílem teploty 3 oC indikujícím samovznícení. Doporučeno je sledovat dodatečně H2, C2H4, C3H6, C2H2 a vyhodnocovat expertním způsobem vybrané binární ukazatele na základě srovnání vývoje indikačních plynů důlního provozu z plynovým obrazem tepelné oxidace obdrženým z průměru tepelné oxidace třech ověřených uhelných vzorků odebraných z předmětného porubního bloku. Laboratorní chromatografická analýza nenasycených plynných uhlovodíků byla deklarována na prahové úrovni citlivosti 10-8 - 10-9 (pomoci koncentrátoru).

Velká Británie : V rámci prevence samovznícení je obecně závaznou legislativou uloženo vést hornickou činnost bezpečně, bez ohrožení zdraví pracovníků. Nejsou uloženy podrobnosti k včasnému určování samovznícení. V rámci interních směrnic je uloženo sledovat CO a teplotu důlních děl pyrometry. Na dolech je kontinuálně sledován CO, CO2, pokles kyslíku (Grahamová čísla), vodíku a na některých dolech byly sledovány plyny POC (Products of Combustion – produkty spalování), které zahrnují rovněž oxidy dusíku. Monitoring se provádí hadičkovým systémem „Bundle Tubes“ a elektronickými monitorovacími sítěmi ve spojení se softwarem MINOS. Vzorky ovzduší jsou odebírány z výdušné třídy a ze závalu potrubím na jednotýdenní postup do kovových vzorkovnic pomoci přidružené ruční pumpy. V případě výskytu CO je sledován H2, případně uhlovodíky C2-C4. Plné plynové obrazy vyhodnocuje expertním způsobem komerční firma TSE v Brebty (Technical & Environmental Services – „www.tes-bretby.co.uk“).

Francie: V rámci prevence samovznícení bylo obecně závaznou legislativou uloženo sledování CO bez dalších podrobností k vyhodnocení. Doporučený postup hodnocení stavu samovznícení byl převzat z Polska a byl převážně totožný z uvedenými polskými zkušenostmi. Pro vyhodnocení indikačních plynů samovznícení byly vypracovány průměrné plynové obrazy tepelné oxidace lotrinských slojí. Odběrová místa důlních plynů byla doporučena - úvod, výduch, za výdušnou plentou, z výdušné strany v závalu 5-10 m a 15-35 m s odběrem vzorků jednou týdně bez výskytu CO a denně a častěji při výskytu CO s laboratorní analýzou do 8 hodin po odběru. Za výstražnou koncentraci byl považován výskyt etylénu 1 ppm v závalu. Laboratorní chromatografická analýza ___________________________________________________________________________________________________ Adamus, A., Šancer, J., Závěrečná zpráva projektu VaV ČBÚ č. 29/2003, VŠB-TUO, Ostrava, listopad 2005.

13


nenasycených plynných uhlovodíku byla deklarována na prahové citlivosti 10-9 (pomoci koncentrátoru). Použití nasycených uhlovodíků bylo pro lotrinská uhlí nevhodné.

Ukrajina: V rámci prevence samovznícení je obecně závaznou legislativou uloženo nepřetržité sledování CO a H2 (jednou za 10 dnů úvod, výduch, zával, degazační vrty) a určení přirozeného pozadí CO, H2, C2H4, C2H2. Od výskytu 17 ppm CO a také vyšší koncentrace od přirozeného pozadí uvedených plynů je uloženo odebírat vzorky plynů na analýzu CO, H2, O2, CO2, CH4, C2H4 a C2H2 a stanovení dynamiky vývinu indikačních plynů třemi vzorky za 24 hod. po dobu třech dnů. Je uloženo vyhodnocovat binární ukazatel CO/H2 indikující stav požářiště (>10 stav do zápalné teploty, <10 po zápalné teplotě - černá uhlí Donbasu 300-350 oC) a ukazatel C2H4/C2H2 (teplota ranného samovznícení do zápalné teploty určena tabelárně). Je uvedena kritická teplota samovznícení jednotlivých druhů uhlí (černá uhlí Donbasu 90-120 oC). K odběrům vzorků vzdušin na analýzu etylénu a acetylénu se používají přenosné koncentrátory. Chromatografická analýza vodíku je zabezpečena přenosným chromatografem Endotester s prahovou citlivostí jednotek ppm a laboratorní chromatografická analýza etylénu a acetylénu je realizována s prahovou citlivostí 10-8. Německo : V rámci prevence samovznícení je obecně závaznou legislativou uloženo kontinuální sledování CO s archivaci jednominutových hodnot (po dobu 6 měsíců) a týdenním grafickým vyhodnocením trendu (schváleným výpočetním programem SIWA 2000). Jsou stanoveny dvě limitní hodnoty vývinu CO - výstražná hodnota 10 l/min a poplašná hodnota 20 l/min. V metodice báňské záchranné služby pro odhad teploty skrytého požáru bylo doporučeno používat Grahamová čísla a binární ukazatele CO/CO2, CO/H2, CO/C2H4, H2/C2H4. Stoupající trend charakteristické hodnoty CO/CO2 byl náznakem pro postupující rozvoj požáru. Směrnice uvedla, že indikační plyny často vykazují poměr CO/H2/C2H4 kolem 100/10/1.

Pro koncentrace H2 byly konstatovány

anomálie, zatímco poměr CO/C2H4 100/1 byl považován jako relativně stabilní a tím jako provozně praktický. Etylén vznikal při dosažení teploty 150°C a byl tímto indikátorem pro začínající doutnající požár v protikladu k velkoplošné oxidaci uhlí, které zůstalo ležet ve vyrubaném závalovém poli,

v teplotní oblasti až kolem 80 – 100°C. Nevyskytoval-li se C2H4 ve výše

zmíněném poměru k CO, pak se dála očekávat velkoplošná oxidace.

Z uvedeného přehledu vyplývá, že ve všech hodnocených státech je základní metodou indikace samovznícení sledování výskytu CO. Pouze jeden z hodnocených států, Ukrajina, ukládá závazně sledovat a vyhodnocovat další minoritní plyny (H2, C2H4, C2H2) v rámci prevence. Rumunsko


14


ukládá vyhodnocovat Grahamovo číslo a C2H4, C2H2 v uzavřeném požářišti. Ostatní státy pouze doporučují využití minoritních indikačních plynů k odhadu teploty samovznícení. Z hodnocení rovněž vyplývá, že v oblasti doporučení se nasycené plynné uhlovodíky vyskytují zcela okrajově. Odhad teploty je zaměřen na oxid uhelnatý, vodík a nenasycené plynné uhlovodíky, na jejich vývin a vybrané binární ukazatele těchto plynů. Dalším vývojem dané technologie se v současné době zabývá pouze Polsko.

Vyhodnocování Grahamova ukazatele je závazné v Rumunsku, Polsku, je doporučeno v Německu a bylo doporučeno ve Francii. Vodík není využíván v Rumunsku, v ostatních státech je doporučen a na Ukrajině je sledování vodíku závazné. V případě etylénu jsou deklarovány odlišné zkušenosti. Zatímco v Německu etylén indikuje teplotu 150 oC v Rumunsku indikuje etylén teplotu 60 oC a v doporučení pro francouzské doly byla uvedená teplota 80 oC. Acetylén indikuje v Rumunsku teplotu 140-150 oC. V Polsku je acetylén registrován v plynových obrazech tepelné oxidace již při relativně nízkých teplotách (100 oC) v desítkách ppb. Podle tvrzení ukrajinských specialistů se acetylén vyskytuje v přirozeném pozadí v koncentracích jednotek ppb. V případě uhlí z Lotrinska byl acetylén zmiňován v souvislosti se samovznícením ve značně pokročilém stádiu. Z uvedených kompilovaných informací ze zahraničí lze přijmout pro využití v ČR následující doporučení. Lze doporučit využití některých zkušenosti z Polska, např. z oblasti metodiky vyhodnocování plynových obrazů indikačních plynů podle tepelné oxidace uhelných vzorků odebraných z konkrétních pilířů připravovaných bloků k dobývání. Tento přístup je v souladu s poznatkem o asociaci plynových obrazů tepelné oxidace s místem odběru uhelných vzorků v OKR (viz projekt ČBÚ č. 3/99). Z německých zkušeností lze doporučit používání výpočetní techniky v širším měřítku na základě schváleného

softwaru poskytujícího

přehlednou archivaci

a vyhodnocování vývoje indikačních plynů podle odběrových míst s např. základním grafickým týdenní vyobrazením trendu vývoje koncentrací a litrových vývinů. V oblasti přesnosti a citlivosti laboratorních analýz indikačních plynů lze doporučit zvýšení prahové citlivosti analýzy vodíku na úroveň ppm a ověřit možnosti snížení prahové citlivosti chromatografické analýzy nenasycených uhlovodíků na ppb pomoci koncentrátorů (zkušenosti z Ukrajiny a Polska).

V oblasti legislativních opatření lze v některých zahraničních podkladech nalézt podrobnější požadavky v oblasti četnosti odběrů vzorků důlního ovzduší (jednou denně a častěji), v oblasti určení míst k odběrům vzorků důlního ovzduší (zálomová hrana a zával) a způsobu vedení dokumentace a archivace (podrobné záznamní knihy, doba archivace). V oblasti legislativních ___________________________________________________________________________________________________ Adamus, A., Šancer, J., Závěrečná zpráva projektu VaV ČBÚ č. 29/2003, VŠB-TUO, Ostrava, listopad 2005.

15


nároků na používanou přístrojovou techniku jsou v zahraničních podkladech uváděny požadavky na prahové citlivosti, četnost a kvalitu kalibrace, nezávislý audit monitorovací sítě aj. Pozornost také poutá závazné používání pyrometrů pro kontrolu teplotních anomálií se stanoveným teplotním rozdílem +3 oC indikujícím samovznícení (Polsko).

Ve dvou z uvedených států (Rumunsko, Ukrajina) jsou uhelné sloje zařazovány do tří kategorií náchylnosti k samovznícení (Rumunsko – sloje I., II, IIa, IIb, Ukrajina - sloje I., II. a III. třídy náchylnosti).

3 Faktory ovlivňující vzorkování důlního ovzduší Cíle etapy č. 3 podle přílohy č. 1 projektu : •

V období červenec 2003 až červen 2004 budou ověřovány ovlivňující faktory odběrů, vyhodnocení a interpretace suchých vzorků indikačních plynů.

•

Bude analyzován vliv místa odběru suchých vzorků v důlním prostředí ve vztahu k jejich vypovídací schopnosti. Cílem analýzy bude stanovení rámcové metodiky optimalizace místa odběru.

•

Bude analyzována stabilita plynových směsí indikačních plynů samovznícení ve skleněných vzorkovnicích s cílem stanovit vliv času a kvality uzavíracích hadiček.

•

Bude ověřována experimentální chyba analýzy chromatografických pracovišť. Podle souhlasu ke spoluúčasti lze zahrnout do experimentu pracoviště plynových chromatografických laboratoří VŠB-TU Ostrava, Ústavu Geoniky v Ostravě, HBZS Ostrava, Dolu Lazy v Orlové, Dolu Darkov v Karviné.

•

Pro infraanalýzu oxidu uhelnatého bude ověřen vliv teploty a křížové modulace plynných příměsí.

•

Z podkladů provozních případů samovznícení bude sledován vliv přímého hašení ohniska samovznícení vodou na změnu složení indikačních plynů.

3.1 Řešení etapy č. 3 V rámci etapy č. 3 byly ověřovány ovlivňující faktory odběrů, vyhodnocení a interpretace suchých vzorků indikačních plynů. Ve spolupráci s HBZS, a.s. byla analyzována odběrová místa v podzemí. Na pracovišti řešitele a ve spolupráci s ÚG AVČR byla analyzována stabilita ___________________________________________________________________________________________________ Adamus, A., Šancer, J., Závěrečná zpráva projektu VaV ČBÚ č. 29/2003, VŠB-TUO, Ostrava, listopad 2005.

16


indikačních plynů ve skleněných vzorkovnicích s posouzením vlivu času a typu uzávěry. Byla analyzována přesnost plynových analýz plynových laboratoří důlního závodu Lazy, závodu Darkov 2, HBZS,a.s., ÚG AVĆR a pracoviště VŠB-TUO, ve kterých byly ověřeny přesnosti chromatografické analýzy a analýz majoritních indikačních plynů. Experimentálně byl na pracovišti řešitele ověřen vliv teploty na přesnost infraanalýzy. Vliv křížových závislosti byl na pracovišti řešitele ověřen experimentálně formou aplikace plynných příměsí analyzovaných vzorků plynů a byla kompilována související teorie. Vliv kontaktu vody na složení plynového obrazu indikačních plynů a vývin vodíku byl ověřen experimentálně na pracovišti řešitele. K odběrům vzorků plynů v důlním prostředí byla kompilována související legislativa a byly analyzovány vybrané případy odběrů indikačních plynů v důlních provozech. Byla vypracovaná rámcová metodika optimalizace místa a způsobu odběru vzorků důlního ovzduší. Etapa č. 3 byla ukončena podle harmonogramu prací předmětného projektu (tab. 0.1) v červnu 2004. V rámci etapy č. 3 byla vypracována a zadavateli předána závěrečná zpráva (viz příloha č. 6 předložené zprávy) :

•

Adamus, A a kol.: Analýza přírodních a technických faktorů ovlivňující vyhodnocení a interpretaci odebraných vzorků vzdušin. Závěrečná zpráva etapy č. 3 projektu VaV ČBÚ č. 29/2003, VŠB-TU Ostrava, Ostrava červen 2004.

Průběžně byly zadavateli předávány související subdodávky etapy č. 3 (jsou uvedeny v příloze č. 6 předložené zprávy) : •

Provázek, J.,: Doporučení k určení odběrových míst suchých vzorků v důlním prostředí pro včasné zjišťování endogenních požárů v uhelných dolech. Studie, HBZS Ostrava-Radvanice. Říjen 2003.

•

Ritz, M.: Možnosti stanovení oxidu uhelnatého infračervenou spektroskopií, Studie, VŠB-TU Ostrava, Ostrava duben 2004

•

Taraba, B., et al.: Ověření metody tepelné oxidace uhlí. Zpráva za r. 2003 ke Smlouvě o dílo č. 478/33/10. Ústav AV ČR, říjen 2003.

Analyzované poznatky a podrobnosti k řešení etapy č. 3 byly podle smluvních podmínek průběžně předávány zadavateli v podobě uvedených subdodávek, rovněž v podobě informativních a periodických zpráv. Získané poznatky byly vyhodnoceny v rámci citované závěrečné zprávy etapy č. 3.


17


3.2 Závěry etapy č. 3 Na základě realizovaného výzkumu v rámci etapy č. 3 byl formulován souhrn poznatků a doporučení: •

z důvodu prokazatelné nestability sledovaných indikačních plynů

ve skleněných

vzorkovnicích závazně dodržovat čas pro doručení odebraných vzorků do laboratoře nejpozději do 6 hodin po odběru (podle normy ČSN 83 0050, bod 8.); •

skleněné vzorkovnice vybavovat pouze pryžovými hadicemi, silikonové hadice jsou nevhodné; nejpříznivější stability plynové směsi bylo dosaženo použitím celoskleněné vzorkovnice (vybavené skleněnými uzávěry);

•

pro kalibraci chromatografů používat certifikované kalibrační směsi;

•

kalibraci chromatografů provádět vždy bezprostředně před zahájením série analýz a častěji;

•

pro FID detektory chromatografů (HBZS, Lazy, Darkov) lze dosáhnout snížení šumu použitím syntetického vzduchu (vzduch připravený z čistého dusíku a kyslíku);

•

změna teploty analyzované směsi v rozsahu 8 – 50 oC neměla vliv na přesnost infraanalýzy (UNOR 6N);

•

nebyl prokázán podstatný vliv příměsi CH4 na přesnost infraanalýzy CO, vliv příměsi 18 % CO2 byl nižší než +10 % (UNOR 6N);

•

pro infraanalýzu upřednostňovat používání monopřístrojů (přístrojů s jednou kyvetou určených k analýze jednoho druhu plynu), pro jejich kalibraci používat certifikované binární kalibrační směsi;

•

v případě kontaktu uhlí o teplotě 100 oC s vodou, lze předpokládat zvýšený vývin CO2 cca 13x, H2 cca 8x a CO cca 1,4x;

•

pro odběr suchých vzorků používat výhradně ejektorových nasávačů, harmonikové nasávače a nasávací balónky jsou pro daný účel nevhodné (nedostatečné průtočné množství);

•

při odběru suchých vzorků prosávat minimálně 50-násobný objem vzorkovnice a plynové cesty;

•

závazně odebírat suché plynové vzorky z PVP včetně stanovení objemového průtoku PVP na výdušné straně proudu 10 – 30 m od porubu;

•

závazně odebírat suché plynové vzorky mimo PVP z výdušné strany porubu (za plentou, hrázkou);

•

jako doplňující odebírat vzorky z výdušné strany závalu pomoci ztraceného potrubí o délce jednotýdenního postupu porubu (součást technologie);


18


•

jako doplňující suché vzorky v činném porubu odebírat podle potřeby vzorky za výztuží v porubní frontě (kontrola místa výstupu plynů do PVP);

•

u vzorků z PVP věnovat pozornost nízkým koncentracím indikačních plynů a v případech kdy jsou indikovány pouze oxidy uhlíku a nižší nasycené uhlovodíky počítat s možností zředění vyšších a nenasycených uhlovodíků pod mez detekce analytických přístrojů;

•

suché vzorky pro plynově chromatografickou analýzu odebírat na výše určených odběrových místech v časových intervalech podle znění čl. 39, rozhodnutí OBÚ Ostrava č. 10/1990 a v případech rozvinutého samovznícení jednou za 24 hodin;

•

závazně zavést detailní evidenci analyzovaných koncentrací indikačních plynů s vyhovující dobou archivace.

Navržená rámcová metodika optimalizace místa a způsobu odběru vzorků důlního ovzduší se stala součástí metodiky včasného zjišťování samovznícení uhlí a kontroly průběhu jeho likvidace, viz kapitola 8 předložené závěrečné zprávy.

4 Analýza faktorů ovlivňujících výsledky tepelné oxidace uhelné hmoty Cíle etapy č. 4 podle přílohy č. 1 projektu : •

V době od července 2003 do března 2005 budou analyzovány faktory ovlivňující plynové obrazy tepelné oxidace uhelné hmoty v laboratorních podmínkách a vztah laboratorních výsledků k důlní praxi.

•

Bude ověřena experimentální chyba technologie tepelné oxidace uhelné hmoty VVUÚ Ostrava-Radvanice pomoci opakovaných analýz totožného uhelného vzorků.

•

Na pracovištích VŠB-TU Ostrava a Ostravské university (OU) budou obdobnými postupy tepelně oxidovány totožné uhelné vzorky odebrané pro laboratoř VVUÚ Ostrava-Radvanice s cílem analyzovat vlivy ovlivňující rozptyl výsledků tepelné oxidace.

•

Podle možností provozní praxe budou vyhledávány případy samovznícení v důlním provoze s možnosti identifikace teploty ohniska samovznícení infrateploměrem a odebrání suchého vzorku indikačních plynů.


19


4.1 Řešení etapy č. 4 V době od června 2003 do března 2005 byly v rámci čtvrté etapy ověřovány a analyzovány faktory ovlivňující plynové obrazy tepelné oxidace uhelné hmoty v laboratorních podmínkách a vztah laboratorních výsledků k důlní praxi. Ve spolupráci třech koordinovaných pracovišť, VVUÚ, a.s., ÚG AVČR a pracoviště řešitele, byla ověřena experimentální chyba metody tepelné oxidace v podobě opakovatelnosti metody. Na pracovišti řešitele byla v roce 2004 založena laboratoř tepelné oxidace, která se koordinovaně zúčastnila ověřování opakovatelnosti dané metody. Opakovatelnost metody byla ověřena ve dvou případech na třech zúčastněných pracovištích pětinásobnými rozbory totožného, homogenizovaného uhelného vzorku a ve dvou případech stejným postupem s totožným uhelným vzorkem na pracovišti řešitele. Celkem byly ověřeny 3 uhelné vzorky s celkovým počtem rozborů tepelné oxidace 45 podle tabulky 4.1.

Tab. 4.1 Pětinásobné rozbory tepelné oxidace uhlí č. 1 2 3 4

čas rozborů září 03 květen 04 listop. 04 únor 05

zúčastněná pracoviště VVUÚ, VŠB, ÚGAVČR VVUÚ, VŠB, ÚGAVČR VŠB VŠB

četnost rozborů 3x5 3x5 1x5 1x5

lokalita uhelného vzorku Lazy, čelba 39 913 Lazy, čelba 40 199 Lazy, čelba 38 290 - „-

frakce uhel. vzorku /mm/ 0,2 – 2,0 0,4 – 2,0 0,4 – 2,0 < 0.2

Vdaf /%/

31 32 28 -„-

Na pracovišti řešitele byla vypracována uživatelská aplikace v programovém prostředí MS Excel pro vyhodnocení pětinásobných rozborů tepelné oxidace. V rámci softwarové aplikace byla zavedena kontrola součtu koncentrací plynných složek na výstupu aparatury tepelné oxidace a grafické výstupy variačního rozpětí odchylek od středních naměřených hodnot. Ověřená experimentální chyba metody tepelné oxidace byla vyhodnocena ve vztahu k variačnímu rozpětí plynových obrazů indikačních plynů pasportizace slojí OKR.

Z ovlivňujících faktorů byl ověřen způsob odběru vzorků, způsob přípravy a uchovávání připravených vzorků, velikost navážky, velikost frakce, vliv vlhkosti a množství kyslíku. V rámci uchovávání připravených uhelných vzorků byl zaveden nový, dosud nepoužívaný způsob vakuového balení. V oblasti technického provedení měřících aparatur byly na zúčastněných pracovištích korigovány technické možnosti provedení aparatur v oblasti těsnosti aparatur a měření objemového průtoku oxidačního média. Na pracovišti řešitele byla vyrobena a ověřena nová aparatura řízena PC s umístěním měření teploty ověřovaného uhelného vzorku ve středu reaktoru.


20


Na pracovišti řešitele byla rovněž posouzená možnost nahrazení mokrého odběru plynů použitím tedlarových sáčků. V oblasti plynové chromatografie byla věnována pozornost odstranění anomálií.

Předmětný výzkum se rovněž zabýval vztahem laboratorních výsledků tepelné oxidace uhelné hmoty k hodnocení provozních případů samovznícení uhlí pomoci plynových obrazů laboratorních rozborů tepelné oxidace uhelné hmoty. Byl analyzován vztah laboratorních výsledků tepelné oxidace k lokalitě odběru uhelného vzorku, teplotní nehomogenitě ohniska záparu, byla zohledněna nehomogenita frakce ohniska záparu, variabilita koncentrace kyslíku a zpětná adsorpce indikačních plynů. Ve vztahu k důlní praxi in situ byly v roce 2005 sledovány ve spolupráci s HBZS endogenní požáry v OKR s možnosti identifikace teploty ohniska samovznícení infrateploměrem a odebrání suchého vzorku indikačních plynů. Ve sledovaném období se nevyskytl vhodný případ. Etapa č. 4 byla ukončena podle harmonogramu prací předmětného projektu (tab. 0.1) v březnu 2005. V rámci etapy č. 4 byla vypracována a zadavateli předána závěrečná zpráva (viz příloha č. 6 předložené zprávy) : •

Adamus, A a kol.: Analýza faktorů ovlivňující tepelnou oxidaci ve vztahu k důlním podmínkám a provozní praxi. Závěrečná zpráva etapy č.43 projektu VaV ČBÚ č. 29/2003, VŠB-TU Ostrava, Ostrava březen 2004.

Průběžně byly zadavateli předávány související neperiodické zprávy a subdodávky etapy č. 4 (jsou uvedeny v příloze č. 6 předložené zprávy) : Neperiodické zprávy: •

Šancer, J., Adamus, A., Ověření metody tepelné oxidace uhlí. Neperiodická zpráva dílčí etapy „Analýzy faktorů ovlivňujících tepelnou oxidaci uhelné hmoty“ projektu VaV ČBÚ č. 29/2003, VŠB-TUO, prosinec 2003.

Subdodávky : •

Taraba, B., et al. Ověření metody tepelné oxidace uhlí. Zpráva za r. 2003 ke Smlouvě o dílo č. 478/33/10. Ustav AV ČS, říjen 2003.

•

Anon., Metodika provádění rozboru plynných zplodin tepelné oxidace uhlí. VVUÚ,a.s., Ostrava-Radvanice, 2003.

•

Anon., Zkušební protokol č. A01784-03-03, VVUÚ, a.s., Ostrava-Radvanice, listopad 2003.

•

Anon. Zkušební protokol č. 04339-RP, VVUÚ, a.s., Ostrava Radvanice, 31. 5. 2004.

•

Anon. Výsledky VŠB-TUO pětinásobné tepelné oxidace uhelného vzorku Dolu Lazy, čelby č. 40 199. Soubor MS Excel s názvem „Tep ox VSB.xls“, umístěný na CD periodické zprávy II projektu VaV ČBÚ č. 29/03.


21


•

Anon. Výsledky ÚG AV ČR pětinásobné tepelné oxidace uhelného vzorku Dolu Lazy, čelby č. 40 199. Soubor MS Excel s názvem „Tep ox UG.xls“, umístěný na CD periodické zprávy II projektu VaV ČBÚ č. 29/03.


4.2 Závěry etapy č. 4 Na základě realizovaného výzkumu v oblasti opakovatelnosti metody tepelné oxidace a ověření ovlivňujících faktorů metody bylo možné formulovat následující závěry a poznatky : •

variační rozpětí odchylek od středních hodnot koncentrací plynů metody tepelné oxidace aplikované v OKR činí při zachování všech původních parametrů metody (používané do roku 2003) u majoritních plynu CO2 a CO 15%, u sledovaných vyšších plynných uhlovodíků 50%,

•

na základě korekcí původní metodiky provedených podle poznatků předmětného výzkumu (zúžení frakce uhelného vzorku na 0,4-2,0 mm, odstranění anomálií plynové analytiky, zdokonalení měření objemového průtoku oxidačního média, kontrola laboratorní aparatury) bylo dosaženo snížení variačního rozpětí odchylek od středních hodnot koncentrací u majoritních plynu CO2 a CO na 10% a u sledovaných vyšších uhlovodíků na 40%,

•

nejvyšší hodnoty odchylek (v některých případech až několikanásobné) od středních hodnot pětinásobných rozborů byly registrovány při nízkých teplotách, tedy při nižších koncentracích, kdy analytické přístroje pracovaly na mezi detekce,

•

použití nižší velikosti zrna sledovaného uhelného vzorku (< 0.2 mm) vede ke snížení variačního rozpětí odchylek od střední hodnoty koncentrací opakovaných měření, avšak zároveň vykazuje u vyšších uhlovodíků vyšší hodnoty vyvinutých množství, což je v rozporu s kompatibilitou s databázi 62 zpracovaných uhelných vzorků v rámci pasportizace slojí OKR náchylných k samovznícení,


22


•

opakovatelnost předmětné metody je ovlivněna kvalitou plynové analytiky, zvláště plynové chromatografie (např. přesmyky plynů, nereálné koncentrace a výskyty plynů např. acetylénu) u které je žádoucí odpovídající kvalita technického vybavení a jejího provozování (používání kvalitních cejchovních plynů, zkušenosti obsluhy),

•

z technických důvodu nebyla dosud v rámci metody tepelné oxidace vyřešena náhrada mokrých odběrů plynů suchými odběry,

•

objemový průtok oxidačního média 20 ml/min technického vzduchu je kompromisem mezi citlivosti detekce plynných produktů tepelné oxidace za nízkých teplot a vývinem plynných produktů tepelné oxidace za vyšších teplot (zatímco za nízkých teplot poskytuje daný objemový průtok oxidačního média reálnou možnost detekce plynných produktů, za vyšších teplot je příčinou nedostatku kyslíku potřebného pro oxidaci),

•

z vyhodnocení variačních rozpětí odchylek databáze pasportizace slojí OKR náchylných k samovznícení a výsledků opakovatelnosti již korigovaných případů pětinásobných rozborů vyplynulo, že převážná část sledovaných plynných složek vykázala příznivý poměr odchylek k celkovým odchylkám databáze (do 10 %), nevyhovující vztah odchylek vykázal etylén v teplotním rozmezí 120 – 140 oC s převážným poměrem odchylek 50 – 100 a více % (i mimo interval databáze),

•

na pracovištích vybavených chromatografy s náplňovou kolonou nebyl detekován etylén za nízkých teplot (do 120 oC), obdobných omezených výsledků bylo dosahováno při analýzách propylénu,

•

rezervy lze spatřovat v citlivosti a kvalitě analýzy vodíku (citlivost 0,01%),

•

formální kontrola součtů měřených koncentrací sledovaných plynných složek vykázala převážně odchylky do 5 %,

•

nebyly pozorovány rozdíly v objemových vývinech (ml/min) plynných složek uvolněných při oxidaci vlhkého a suchého vzorku,

•

zdokonalení laboratorní aparatury metody tepelné oxidace (počítačem řízený teplotní režim, sledování teploty ve středu uhelného vzorku) nepřineslo podstatné snížení variačního rozpětí odchylek od středních hodnot koncentrací plynů, Technické zhodnocení aparatury poskytuje dokonalejší a spolehlivější ovládání průběhu rozboru,

•

pro uchovávání připravených uhelných vzorků lze doporučit vakuování pomoci zařízení VACSY VG-017-P, včetně originálních sáčků italského výrobce Zepter,

•

po zhodnocení uvedených ovlivňujících faktorů nelze vyloučit, že relativně velké, ověřené variační rozpětí naměřených hodnot tepelné oxidace (10% a 40%) je způsobeno chemickofyzikálními vlastnostmi uhelné hmoty.


23


V oblasti vztahu laboratorních výsledků tepelné oxidace k důlní praxi bylo možné formulovat : •

složitost provozních důlních podmínek vytváří odlišné podmínky pro vývin indikačních plynů samovznícení ve srovnání s laboratorní metodou tepelné oxidace, odlišnosti jsou především v teplotní nehomogenitě ohniska samovznícení, odlišné fragmentaci uhlí a v pravděpodobných změnách koncentrace kyslíku v místě samovznícení,

•

teplotní

nehomogenita

ohniska

samovznícení

je

příčinou

odlišné

koncentrační

proporcionality složení indikačních plynů oproti laboratorním plynovým obrazům tepelné oxidace vyšetřovaných za izotermních podmínek, •

na odlišném složení plynových obrazů indikačních plynů v praxi se podílí nehomogenita fragmentace uhlí v ohnisku samovznícení a vliv selektivní sorpce indikačních plynů na okolní horniny,

•

konkrétní určení vlivu odlišné fragmentace, teplotní nehomogenity a variabilní koncentrace kyslíku v případech nepřístupných ohnisek záparů je v důlní praxi velmi obtížné a v mnohých případech nereálné,

•

ke korekci vlivu selektivní sorpce indikačních plynů na okolní horniny lze v případech záparů v závalech využít korekčních součinitelů formulovaných v rámci výzkumného projektu VaV ČBÚ č. 3/99.

5 Faktory ovlivňující oxidační rychlost Cíle etapy č. 5 podle přílohy č. 1 projektu :

•

V průběhu jednoho a půl roku řešení předmětného projektu, od ledna 2004 do června 2005, budou analyzovány faktory ovlivňující rychlost oxidace uhelné hmoty.

•

Bude vypracována studie teoreticko-experimentálních poznatků k dynamice samovznícení uhlí s využitím poznatků výzkumu Ing. M. Harašty k vlivu koncentrace kyslíku na kinetiku samovznícení uhelné hmoty, Ing. Věžníkové ke stanovení indukční doby samovznícení uhlí a závěrů projektu GAČR 105/95/1111 (VŠB-TUO 1995-97) ke vlivu inertizace plynným dusíkem na kinetiku samovznícení uhelné hmoty.

•

Ve spolupráci s OU budou experimentálně sledovány faktory ovlivňující dynamiku oxidace uhlí pomoci kalorimetrických měření a inverzní chromatografie.


24


5.1 Řešení etapy č. 5 V době od dubna 2004 do června 2005 byly v rámci etapy č. 5 analyzovány faktory ovlivňující rychlost oxidace uhelné hmoty. Byly kompilovány teoreticko-experimentálních poznatky výzkumu Ing. M. Harašty, Ing. H. Věžníkové a projektu GAČR 105/95/1111 (VŠB-TUO 1995-97) v oblasti kinetiky samovznícení uhelné hmoty a vlivu inertizace plynným dusíkem na kinetiku oxidace uhelné hmoty. Byly kompilovány teoretické základy ovlivňujících faktorů kinetiky samovznícení uhelné hmoty. Ve spolupráci s ÚG AVČR bylo laboratorně ověřeno celkem 6 uhelných vzorků z OKR s cílem objasnit faktory ovlivňující kinetiku samovznícení. Pomoci metod tepelné oxidace, průtokové kalorimetrie a plynové chromatografie byla ověřena kinetika samovznícení uhelné hmoty se zaměřením na teplotu kritického bodu a hodnotu aktivačních energií samovznícení. Byly analyzovány faktory ovlivňující oxidační rychlost v ranném stádiu samovznícení a po dosažení kritické teploty – vliv vlhkosti, typ uhlí, velikosti uhelných částic, předúpravy uhlí inhibitorem a vlivu změny koncentrace kyslíku. Etapa č. 5 byla ukončena podle harmonogramu prací předmětného projektu (tab. 0.1) v červnu 2005. V rámci etapy č. 5 byla vypracována a zadavateli předána závěrečná zpráva (viz příloha č. 6 předložené zprávy) : •

Adamus, A. a kol.: Analýza faktorů ovlivňujících oxidační rychlost v závislosti na teplotě v ranném stádiu samovznícení a po dosažení kritické teploty. Závěrečná zpráva etapy č. 5, projektu VaV ČBÚ č. 29/03. VŠBTU Ostrava, červen 2005.

Průběžně byly zadavateli předávány související subdodávky etapy č. 5 (jsou uvedeny v příloze č. 6 předložené zprávy) : •

Věžníková, H,: Kinetika samovznícení uhelné hmoty. Studie zpracovaná na základě objednávky HGF VŠBTUO G –II 5083/04-542, listopad 2004.

•

Taraba, B. a kol.: Teplotní dynamika oxidace uhlí. Závěrečná zpráva za r. 2004 ke smlouvě o dílo č. 502/44/10. ÚG AV ČR Ostrava, listopad 2004.

•

Taraba, B. a kol.: Teplotní dynamika oxidace uhlí. Závěrečná zpráva za r. 2005 ke Smlouvě o dílo č. 538/55/10 – bod b), ÚG AVČR, Ostrava květen 2005.

Analyzované poznatky a podrobnosti k řešení etapy č. 5 byly podle smluvních podmínek průběžně předávány zadavateli v podobě uvedených subdodávek, rovněž v podobě informativních ___________________________________________________________________________________________________ Adamus, A., Šancer, J., Závěrečná zpráva projektu VaV ČBÚ č. 29/2003, VŠB-TUO, Ostrava, listopad 2005.

25


a periodických zpráv. Získané poznatky byly vyhodnoceny v rámci citované závěrečné zprávy etapy č. 5.

5.2 Závěry etapy č. 5 Na základě výzkumu etapy č. 5 v oblasti faktorů ovlivňujících rychlost oxidace bylo možné formulovat následující závěry : •

Rychlost oxidace uhelné hmoty je lineární funkcí koncentrace kyslíku. S poklesem koncentrace kyslíku klesá rychlost oxidace uhlí. Limitní koncentrace kyslíku samovznícení LOC (Limiting Oxygen Concentration) uhlí OKR pro inkubační dobu blížící se nekonečnu byla stanovena LOC = 6 %. Pro praxi lze za současných podmínek dobývání (mimo pestré vrstvy) doporučit pro prevenci (teplota uhlí do 40oC) LOC = 10% O2 , kdy inkubační doba samovznícení se prodlužuje na více než 4 měsíce.

•

Byl prokázán charakteristický průběh dynamiky oxidace uhelné hmoty se zlomovým bodem, po jehož překonání dochází k dynamickému nárůstu teploty. Tento bod je označován za kritickou teplotu samovznícení Tks. Metodami tepelné oxidace a inverzní plynové chromatografie byla prokázána

hodnota kritické

teploty

v

intervalu

Tks = 75–100 oC. V rámci již realizované pasportizace slojí náchylných k samovznícení (1999-2001) byla stanovena na základě vyšetření 23 uhelných vzorků OKR ověřených metodou oxidace za adiabatických podmínek průměrná hodnota Tks = 83,6 oC. •

Hodnoty aktivačních energií E sledovaných vzorků byly naměřeny v intervalu E = 28-55 kJmol-1, přičemž kvalitativně bylo

potvrzeno, že u uhlí náchylného

k samovznícení byla hodnota E nižší něž u uhlí s menší predispozici k samovzněcovacímu procesu. • Zrnitost je výrazným ovlivňujícím parametrem teplotní dynamiky oxidace. Byla prokázána vyšší dynamika spotřeby kyslíku (vox[ml O2.t-1.min-1]) při zkouškách s nižší zrnitosti frakce uhlí.


26


• Přítomnost vlhkosti v uhlí výrazně zvyšuje hodnotu aktivační energie E do úrovně kritické teploty samovznícení Tks. Po překročení této teplotní úrovně je teplotní dynamika oxidačního procesu vlhkého a sušeného uhlí již stejná.

• Předchozí úprava uhlí roztokem inhibitoru vedla ke snížení oxidační rychlosti a k mírnému nárůstu hodnot aktivační energie oxidace.

•

Pro nejvíce prouhelněný typ uhelné hmoty byla zjištěna poněkud vyšší hodnota aktivační energie E.

6 Příčiny změny oxidační rychlosti a dynamika samovznícení

Cíle etapy č. 6 podle přílohy č. 1 projektu : •

V návaznosti na dílčí úkol č. 5 předmětného projektu budou v období od dubna 2004 do září 2005 zkoumány ve spoluprácí s provozní praxi a s OU příčiny náhlých změn rychlosti samovznícení a kritéria vyjadřující dynamiku samovznícení.

•

Budou kompilovány dostupné poznatky dynamiky endogenních požárů v OKR ve vztahu k jejich indikaci.

•

Ve spoluprácí s OU budou sledovány změny v chemickém složení uhlí po dosažení kritické teploty samovznícení.

•

Ve spoluprácí s OU budou sledovány změny v porézním systému uhlí při jejím zahřívání nad kritickou teplotu.

•

Budou zkoumány možnosti určení limitního času pro přijetí účinných opatření k likvidaci ohniska záparu ve vztahu k dynamice samovznícení.

6.1 Řešení etapy č. 6 V době od června 2004 do září 2005 byly v rámci etapy č. 6 zkoumány příčiny náhlých změn rychlosti samovznícení a kritéria vyjadřující dynamiku samovznícení. Ve spolupráci s katedrou ___________________________________________________________________________________________________ Adamus, A., Šancer, J., Závěrečná zpráva projektu VaV ČBÚ č. 29/2003, VŠB-TUO, Ostrava, listopad 2005.

27


chemie Ostravské univerzity byla kompilována související teorie. V rámci spolupráce s ÚG AVČR byly experimentálně vyšetřovány příčiny dynamiky oxidace uhlí po překročení kritické teploty samovznícení. Na souboru šesti uhelných vzorků byly v četnosti dva až pět uhelných vzorků pro dílčí rozbory vyšetřovány strukturální a chemické změny v uhelné hmotě po překročení kritické teploty samovznícení. Byly vyšetřovány změny vnitřního povrchu, změny v objemech pórů, změny v obsahu funkčních skupin a změny v obsahu volných radikálů. Pro stanovení změn vnitřního povrchu byla využita metoda tepelné desorpce, pro stanovení objemu pórů metoda rtuťové porometrie, metodou infračervené spektroskopie byly vyšetřovány změny v obsahu funkčních skupin a metodou elektromagnetické rezonance byly sledovány změny v obsahu volných radikálů.

Byly kompilovány informace o dynamice endogenních požárů OKR ze souborů analyzovaných případů záparů projektů VaV ČBÚ č. 29/03 a 33/03. Vybrané případy s výraznou dynamikou samovznícení byly podrobně analyzovány. V rámci pasportizace slojí OKR náchylných k samovznícení byla analyzována dynamika oxidace adiabatických rozborů. Získané poznatky byly využity ke stanovení nejpravděpodobnějšího limitního času k přijetí účinných opatření k likvidaci ohniska záparu. Etapa č. 6 byla ukončena podle harmonogramu prací předmětného projektu (tab. 0.1) v září 2005. V rámci etapy č. 6 byla vypracována a zadavateli předána závěrečná zpráva (viz příloha č. 6 předložené zprávy) : •

Adamus, A. a kol.: Příčiny náhlé změny oxidační rychlosti a kriterií vyjadřujících dynamiku samovzněcovacího procesu a možnosti stanovení limitního času pro přijetí účinných opatření v případě indikace ranného stadia samovznícení. Závěrečná zpráva etapy č. 6 projektu VaV ČBU č. 29/03, VŠB-TUO, Ostrava, září 2005.


Šancer, J.: Hodnocení dynamiky rozvoje provozních případů samovznícení uhlí v dolech OKR. Neperiodická zpráva dílčí etapy 6 projektu VaV ČBÚ č. 29/2003, VŠB-TU Ostrava, Ostrava, září 2005.

Subdodávky : •

Taraba, B. a kol.: Teplotní dynamika oxidace uhlí. Závěrečná zpráva za r. 2004 ke smlouvě o dílo č. 502/44/10. ÚG AV ČR Ostrava, listopad 2004.


28


•

Věžníková, H.: Dynamika samovzněcovacího procesu uhelné hmoty. Studie zpracovaná na základě objednávky G II – 5019/05-542, květen 2005.

•

Taraba, B.: Možnost stanovení limitního času pro přijetí účinných opatření k likvidaci ohniska záparu. Studie, Šenov, srpen 2005.

•

Taraba, B. a kol.: Teplotní dynamika oxidace uhlí. Závěrečná zpráva za r. 2005 ke Smlouvě o dílo č. 538/55/10 – bod c), ÚG AVČR, Ostrava, září 2005.


6.2 Závěry etapy č. 6 Výzkum 6. etapy navázal na výsledky výzkumu etapy 5. předmětného projektu, ve které byl prokázán charakteristický průběh dynamiky oxidace uhelné hmoty se zlomovým bodem, po jehož překonání dochází k dynamickému nárůstu teploty (kritická teplota samovznícení „Tks“). Metodami tepelné oxidace a inverzní plynové chromatografie byla prokázána

hodnota

kritické

teploty

uhelných vzorků OKR v intervalu Tks = 60–100 oC. V rámci již realizované pasportizace slojí OKR náchylných k samovznícení (1999-2001) byla stanovena na základě vyšetření 23 uhelných vzorků ověřených metodou oxidace za adiabatických podmínek průměrná hodnota Tks = 83,6 oC. Výzkum šesté etapy bylo možné v souladu s podmínkami zadání charakterizovat do následujících tří oblastí : •

charakteristika příčin náhlých změn rychlosti samovznícení a kritéria vyjadřující dynamiku samovznícení, • kompilace dostupných poznatků dynamiky endogenních požáru v OKR ve vztahu k jejich indikaci, • zkoumání možnosti určení limitního času pro přijetí účinných opatření k likvidaci ohniska zápary ve vztahu k dynamice samovznícení. V rámci patnáctiměsíčního předmětného výzkumu byly kompilovány teoretické poznatky v dané oblasti a byly vyhodnoceny původní poznatky výzkumu a provedených analýz s následujícími závěry. ___________________________________________________________________________________________________ Adamus, A., Šancer, J., Závěrečná zpráva projektu VaV ČBÚ č. 29/2003, VŠB-TUO, Ostrava, listopad 2005.

29


V oblasti charakteristiky příčin náhlých změn rychlosti samovznícení byl výzkum veden ve směru objasnění změny v porézním systému uhlí a změn v chemickém složení uhlí před a po dosažení kritické teploty samovznícení. Bylo prokázáno že : • •

podstatu změn, které se odehrávají v procesu oxidace uhlí při dosažení úrovně kritické teploty samovznícení nelze spatřovat v (možných) změnách texturního systému uhlí, příčiny náhlých změn rychlosti samovznícení v oblasti kritické teploty samovznícen uhlí jsou v „chemismu“ oxidačního procesu : - po překročení Tks se zvyšuje rychlost spotřeby kyslíku, - po překročení Tks roste zastoupení karbonylových skupin C=O v uhelném skeletu při současném poklesu obsahu methylenových skupin CH2, po překročení Tks dochází k vytvoření jiného typu volných radikálů v uhlí (EPR center).

V oblasti kompilace a analýz dostupných poznatků dynamiky endogenních požáru v OKR ve vztahu k jejich indikaci byly pomoci indikačních plynů analyzovány vybrané případy endogenních požárů OKR. Z kompilace provedených analýz lze formulovat následující závěry : • • •

inkubační fáze samovznícení byla analyzována v rozmezí od 1 do 6 měsíců, fáze dynamického rozvoje samovznícení byla analyzována v rozmezí od 5-ti do 20-ti dnů, jako vhodný ukazatel počátku dynamické fáze endogenního požáru je možné považovat litrový vývin CO 10 l/min, respektive teplotu okolo 60°C indikovanou metodou standardního bezrozměrného ukazatele CO2/CO. Možnosti určení limitního času pro přijetí účinných opatření k likvidaci ohniska zápary ve vztahu

k dynamice samovznícení byly zkoumány jak na základě analýz laboratorních rozborů metody adiabatické a kalorimetrické, tak analýzou provozních případů endogenních požárů OKR. • • •

podle analýzy dynamiky oxidace za adiabatických podmínek zbývá po dosažení kritické teploty v průměru 5 dní do vznícení uhlí, v reálných podmínkách asi týden, pokud nebudou podniknuta žádná protizáparová opatření, podle analýz dynamiky oxidace kalotimetrických měření lze pokládat dobu 5-ti dnů za nejpravděpodobnější údaj limitního času pro přijetí opatření k účinné represi záparu v porubech uhelných dolů, limitní čas vyplývající z analýz provozních případů samovznícení OKR činí 5 dnů.

Kritéria vyjadřující dynamiku samovznícení se v rámci realizovaného výzkumu prolínají v závěrech všech třech sledovaných oblastí.


30


Z obdržených poznatků předmětného výzkumu bylo možné učinit závěry : •

Příčiny náhlých změn rychlosti oxidace v oblasti kritické teploty samovznícení nelze spatřovat ve strukturálních změnách uhelné hmoty, nýbrž v chemizmu oxidace za rostoucího zastoupení karbonylových skupin „C=O“ a současného poklesu obsahu methylenových skupin.

•

Za nejpravděpodobnější limitní čas pro přijetí účinných opatření k likvidaci ohniska zápary lze v podmínkách OKR považovat 5 dnů po dosažení kritické teploty samovznícení.

•

Jako vhodný ukazatel počátku dynamické fáze endogenního požáru je možné považovat litrový vývin CO 10 l/min, respektive teplotu okolo 60°C indikovanou metodou standardního bezrozměrného ukazatele CO2/CO.

7 Vypracování metodiky včasného zjišťování samovznícení uhlí Cíle etapy č. 7 podle přílohy č. 1 projektu : •

V průběhu řešení předmětného projektu v době od ledna 2004 do září 2005 budou probíhat programátorské práce na tvorbě vyšší verze výpočetních programů s pracovním názvem „CnHm“ a „Indikace“ s cílem vytvořit společnou verzi se zapracováním dosud používaných postupů a nových poznatků ke včasnému určení stavu ohniska samovznícení v rámci zdokonalené metodiky včasného zjišťování samovznícení a kontroly průběhu jeho likvidace.

•

Vyšší verze bude obsahovat možnost sledování dynamiky vývoje indikačních plynů v závislosti na čase s možnosti vyhodnocení stavu ohniska podle dostupných poznatků a metod (sloupcový diagram HBZS Ostrava, výsledky tepelné oxidace, bezrozměrné ukazatele).

•

Výpočetní program bude vybaven tiskovým a elektronickým protokolem posouzení daného stavu samovznícení.

•

Podle časových a provozních možností bude vyšší verze výpočetního programu ověřena v důlní praxi.

7.1 Řešení etapy č. 7


31


Dílčími realizačními výstupy projektu VaV ČBÚ č. 3/99 byly výpočetní programy pro včasné zjišťování samovznícení uhlí, výpočetní programy „Indikace“ a „CnHm“. V obou případech těchto výpočetních programů bylo možné provést vyhodnocení samostatně jednoho vzorku důlních vzdušin, odebraného v důlním prostředí. Cílem etapy č. 7 podle přílohy č. 1 projektu bylo sjednotit oba výpočetní programy a vypracovat novou verzi výpočetního programu s možností hodnocení vývoje endogenního požáru v čase (časový trend). Smluvní podmínky projektu rovněž ukládaly vypracovat metodiku včasného zjišťování samovznícení uhlí v ranném stadiu samovznícení a kontroly průběhu jeho likvidace pomoci indikačních plynů. Řešení etapy č. 7 probíhalo v době od ledna 2004 do září 2005. V roce 2004 byla původní struktura výpočetního programu „CnHm“ přizpůsobena pozdějšímu využití programu pro hodnocení časového trendu a byl do programu zapracován výpočetní program „Indikace“, který byl jedním z realizačních výstupů projektu VaV ČBÚ č. 3/99 a obsahoval metodu sloupcového diagramu HBZS. Koncem roku 2004 byla vypracována a zadavateli předána pracovní verze programu „CnHm, verze 1.2“. V roce 2005 byl výpočetní program CnHm upraven pro hodnocení časového trendu. Verze programu „CnHm“ hodnotící časový trend byla označena verzí „2.0“ a vyšší. Ve spolupráci s Automatizaci řízení OKD, a.s., byla zabezpečena kompatibilita s archivačním programem OKD, a.s., „Vzorky plynů, verze 2.0“. Do programu „CnHm, verze 2.1“ byl v rámci metody sloupcového diagramu HBZS zapracován algoritmus hodnotící konkrétní teploty dílčích objemových vývinů indikačních plynů na základě jejich proporcionálních hodnot vztažených na dílčí předmětné teplotní intervaly sloupcového diagramu.

Jedna ze závěrečných pracovních verzí výpočetního programu „CnHm, verze 2.1“ (obsahující také elektronický manuál) byla provozně ověřována na dvou pracovištích OKD, a.s., na důlním závodu Lazy a Jan Karel a rovněž byla ověřována na pracovišti řešitele. Připomínky byly zapracovány do poslední pracovní verze programu „CnHm, verze 2.2“, Táto verze byla zadavateli předána k ukončení 7. etapy projektu. V rámci závěrečných prací, podle přílohy č. 1 projektu, byla jako jeden z realizačních výstupu vypracována uživatelská verze výpočetního programu „CnHm, verze 2.3“, včetně tištěného manuálu.

V rámci stanovení metodiky včasného zjišťování samovznícení uhlí v ranném stadiu samovznícení byl řešitelem navržen postup přípravy tzv. „Plynového etalonu“ indikačních plynů samovznícení uhlí pro konkrétní uhelný blok připravený k dobývání. Ve spolupráci s VVUÚ


32


Ostrava-Radvanice a ÚG AVGR Ostrava byly připraveny tři reprezentativní plynové etalony indikačních plynů pro tři uhelné pilíře připravené k dobývání v prvém pololetí roku 2005.

Pro účely počítačového zpracování reprezentativních plynových etalonů byla na pracovišti řešitele vypracovaná počítačová aplikace v programovém prostředí MS Excel pojmenovaná „Etalon indikačních plynů samovznícení uhelné hmoty, verze 1.1“ s pracovním názvem „Etalon“. Vypracované plynové etalony indikačních plynů samovznícení uhlí byly doplněny do elektronické databáze laboratorně zpracovaných plynových obrazů indikačních plynů tepelné oxidace uhelných vzorků výpočetního programu „CnHm 2.1“. Příslušná databáze je obsahem vyšších verzí programu „CnHm“. V oblasti metodiky kontroly likvidace endogenních požárů byla na pracovišti řešitele vypracována analýza gradientů poklesů koncentrací indikačních plynů v uzavřeném požářišti. Analýza byla zaměřena na vyhodnocení průběhů poklesů koncentrací indikačních plynů v provozních podmínkách a byly stanoveny týdenní gradienty poklesu sledovaných plynných složek. Výpočetní program CnHm byl na pracovišti řešitele rovněž ověřen v oblasti kontroly likvidace endogenních požárů v souvislosti s analýzou případů endogenních požáru likvidovaných uzavřením v rámci etapy č.1 předmětného projektu a byly k dané problematice formulovány příslušné poznatky. Etapa č. 7 byla ukončena podle harmonogramu prací předmětného projektu (tab. 0.1) v září 2005. V rámci etapy č. 7 byla vypracována a zadavateli předána závěrečná zpráva (viz příloha č. 6 předložené zprávy) : •

Adamus, A. a kol.: Metodika včasného zjišťování samovznícení uhlí v ranném stadiu samovznícení a kontrola průběhu jeho likvidace pomoci indikačních plynů. Závěrečná zpráva etapy č. 7 projektu VaV ČBU č. 29/03, VŠB-TUO, Ostrava, září 2005.


Šancer, J., Adamus, A.: Vyhodnocení gradientů poklesů koncentrací indikačních plynů v uzavřeném požářišti. Neperiodická zpráva k závěrečné výzkumné zprávě etapy č. 7 projektu VaV ČBÚ č. 29/2003. VŠB-TU Ostrava, Ostrava, září 2005.

Subdodávky : ___________________________________________________________________________________________________ Adamus, A., Šancer, J., Závěrečná zpráva projektu VaV ČBÚ č. 29/2003, VŠB-TUO, Ostrava, listopad 2005.

33


•

Stecker, J., Šancer, J., Adamus, A.: Hodnocení indikačních plynů samovznícení uhelné hmoty, verze 1.2. Výpočetní program na nosiči CD a tištěný manuál, dílčí realizační výstup projektu VaV ČBÚ č. 29/03, VŠBTU Ostrava, Ostrava, prosinec 2004.

•

Taraba, B. a kol.: Teplotní dynamika oxidace uhlí. Závěrečná zpráva za r. 2005 ke Smlouvě o dílo č. 538/55/10 – bod b), ÚG AVČR, Ostrava, květen 2005.

•

Anon.: Zkušební protokol č. 04354-RP. VVUÚ, a.s., Ostrava-Radvanice ze dne 10. 6. 2005.

•

„Etalón indikačních plynů samovznícení uhelné hmoty platný pro porub č. 320 203 důlního závodu ČSM Sever“. Tiskový protokol VŠB-TU Ostrava, červen 2005.

•

„Etalón indikačních plynů samovznícení uhelné hmoty platný pro porub č. 139 202 důlního závodu Lazy“. Tiskový protokol VŠB-TU Ostrava, červen 2005.

•

„Etalón indikačních plynů samovznícení uhelné hmoty platný pro porub č. 337 1103 důlního závodu Darkov 2, lokalita Gabriela“. Tiskový protokol VŠB-TU Ostrava, červen 2005.

•

Čada, P.: Odborné posouzení návrhu výpočetního programu CnHm-časový trend“ v rámci výzkumného úkolu „Hodnocení indikačních plynů samovznícení uhelné hmoty“ zpracované na základe konkrétních případů z důlní praxe na dole Lazy. Studie, Orlová 30. 8. 2005.

•

Malíček, P.: Pracovní hodnocení programu „Hodnocení indikačních plynů samovznícení uhelné hmoty, verze 2.1“. Studie, Karviná 29. 8. 2005.


7.2 Závěry etapy č. 7 V rámci řešení 7. etapy v období od ledna 2004 do září 2005 byla řešitelem vypracována metodika včasného zjišťování samovznícení uhlí v ranném stádiu samovznícení. Byla navržena metodika tzv. „Plynového etalonu“, opírající se o vlastní poznatky výzkumu a zahraniční zkušenosti. Specifikace metodiky je uvedena v osmé kapitole předložené závěrečné zprávy a jako jeden z realizačních výstupů projektu je uvedena v příloze č. 6 předložené zprávy.

V rámci předmětného výzkumu byla zřízena plynová laboratoř tepelné oxidace na pracovišti řešitele a byla vypracována účelová softwarová aplikace „Etalon 1.1“ pro výpočet referenčního plynového etalonu. Ve spolupráci s výzkumnými pracovišti VVUÚ, a.s. a ÚG AVČR byly ___________________________________________________________________________________________________ Adamus, A., Šancer, J., Závěrečná zpráva projektu VaV ČBÚ č. 29/2003, VŠB-TUO, Ostrava, listopad 2005.

34


připraveny tři referenční plynové etalony, které jsou součástí realizačního výstupu předmětného projektu : •

„Etalon indikačních plynů samovznícení uhelné hmoty platný pro porub č. 320 203 důlního závodu ČSM Sever“. Tiskový protokol VŠB-TU Ostrava, červen 2005.

•

„Etalon indikačních plynů samovznícení uhelné hmoty platný pro porub č. 139 202 důlního závodu Lazy“. Tiskový protokol VŠB-TU Ostrava, červen 2005.

•

„Etalon indikačních plynů samovznícení uhelné hmoty platný pro porub č. 337 1103 důlního závodu Darkov 2, lokalita Gabriela“. Tiskový protokol VŠB-TU Ostrava, červen 2005.

Interpretace plynových etalonů pro účely včasného zjišťování samovznícení uhlí a kontroly průběhu likvidace je zabezpečena uživatelskou verzí výpočetního programu „CnHm 2.3“ obsahující tři dosud aplikované metody včasného zjišťování samovznícení uhlí v OKR : •

Metoda standardního binárního ukazatele CO2/CO OKR (metoda CO2/CO),

•

Metoda sloupcového diagramu HBZS Ostrava (metoda HBZS),

•

Metoda binárních ukazatelů CnHm (metoda CnHm).

Uživatelská verze výpočetního programu „CnHm 2.3“ byla opatřena tištěným manuálem a prošla provozním ověřením na pracovištích OKR. Je pracovním nástrojem pro hodnocení indikačních plynů endogenních požárů jak v ranném stádiu, tak ve fázi likvidace. Specifika aplikace výpočetního programu „CnHm“ a uplatnění metody binárních ukazatelů CnHm pro kontrolu průběhu likvidace endogenních požárů byla analyzována na pracovišti řešitele v rámci analýz případů endogenních požárů likvidovaných uzavřením. Pro kontrolu likvidace endogenních požárů byly pracovištěm řešitele stanoveny týdenní gradienty poklesů koncentrací indikačních plynů pro hodnocení indikačních plynů po prvém týdnu uzavření.

Gradienty poklesů koncentrací indikačních plynů prvého týdne uzavření požářiště : Vodík: Kyslík: Oxid uhelnatý: Acetylen: Propylen: Etylen: Propan: iButan: nButan: Etan:

PKH2 = 0,99 PKO2 = 0,95 PKCO = 0,96 PKC2H2 = 0,96 PKC3H6 = 0,78 PKC2H4 = 0,77 PKC3H8 = 0,70 PKiC4H10 = 0,69 PKnC4H10 = 0,64 PKC2H6 = 0,58

tj. pokles koncentrace o 99 % týden po uzavření. tj. pokles koncentrace o 95 % týden po uzavření. tj. pokles koncentrace o 96 % týden po uzavření. tj. pokles koncentrace o 96 % týden po uzavření. tj. pokles koncentrace o 78 % týden po uzavření. tj. pokles koncentrace o 77 % týden po uzavření. tj. pokles koncentrace o 70 % týden po uzavření. tj. pokles koncentrace o 69 % týden po uzavření. tj. pokles koncentrace o 64 % týden po uzavření. tj. pokles koncentrace o 58 % týden po uzavření.


35


Pokles koncentrace dílčího indikačního plynu je vztažen k maximální koncentraci předmětného plynu naměřené ve vzorcích plynů odebraných v prvých sedmi dnech od uzavření požáru. Uvedené gradienty lze využít k posouzení kvality uzavření požářiště. Program „CnHm 2.3“ obsahuje graf průběhu koncentrací indikačních plynů, který lze využít k hodnocení trendu poklesu indikačních plynů v uzavřeném požářišti.

Uživatelské verze výpočetních programů „Etalon 1.1“, „CnHm 2.3“ a referenční plynové etalony indikačních plynů pro porub č. 320 203, důlního závodu ČSM Sever, porub č. 139 202, důlního závodu Lazy a porub č. 337 110.3, důlního závodu Darkov 2, lokality Gabriela jsou v elektronické podobě přílohami předložené závěrečné zprávy. Uživatelská verze výpočetního programu „CnHm, verze 2.3“, tvoří společně s tištěným manuálem rovněž samostatný dílčí realizační výstup předmětného projektu.

8 Metodika včasného zjišťování samovznícení uhlí a kontroly průběhu jeho likvidace Rámcová metodika včasného zjišťování samovznícení uhlí a kontroly průběhu jeho likvidace byla vypracována na základě získaných poznatků při řešení předmětného projektu ČBÚ VaV č. 29/2003. Obsah předložené metodiky je založen převážně na doporučeních směřujících k doplnění stávajících požadavků legislativy a dosud platné metodiky (22/1989 Sb., Rozhodnutí OBÚ v Ostravě č. 10/1990, ČSN 83 0050, Metodika HBZS Ostrava 1987 „Hodnocení samovzněcovacího

procesu

černých

uhlí

sedlových

slojí

v OKR

s využitím

plynové

chromatografie“, Protizáparové směrnice důlních podniků OKR, např. Směrnice č. 52/1999 ředitele důlního závodu Lazy v Orlové, „Prevence samovznícení“).

Základem metodiky je návrh na používání referenčního plynového etalonu indikačních plynů samovznícení předmětného uhelného bloku a jeho využití při vyhodnocení indikačních plynů samovznícení výpočetním programem „CnHm 2.3“. Výpočetní program pro hodnocení indikačních plynů samovznícení uhlí ,„CnHm 2.3“ je ve verzi samostatného vydání metodiky její přílohou. Metodika obsahuje osnovu jednotného vedení dokumentace o zjišťování a kontrole průběhu likvidace samovznícení (příloha č. 3 metodiky). Obsah metodiky byl vypracován včetně souvisejících tématických okruhů v následují posloupnosti :


36


•

• •

• • •

•

Místa a způsoby odběru vzorků důlního ovzduší, - místa odběru vzorků důlního ovzduší v porubech, - místa odběru vzorků důlního ovzduší v separátně větraných důlních dílech, - odběry vzorků důlního ovzduší. Analýza plynů a dokumentace výsledků rozborů složení důlního ovzduší, - plynové analytické laboratoře a analytické přístroje, - záznamy výsledků rozborů důlního ovzduší. Stálá kontrola oxidu uhelnatého kontinuálními analyzátory, - kontinuální analyzátory, - rozmístění čidel kontinuálních analyzátorů, - vyhodnocení a kontrola kontinuálního měření oxidu uhelnatého. Příprava referenčního plynového etalonu indikačních plynů samovznícení uhlí, - odběr uhelných vzorků, - vypracování referenčního plynového etalonu indikačních plynů samovznícení. Vyhodnocení indikačních plynů samovznícení uhlí, - vyhodnocení včasného stádia samovznícení uhlí, - vyhodnocení průběhu tlumení a likvidace endogenního požáru. Dokumentace o zjišťování a kontrole průběhu likvidace samovznícení, - vyhodnocení včasného stádia samovznícení uhlí, - vyhodnocení průběhu tlumení a likvidace endogenního požáru, - rozsah a způsob dokumentace. Doporučení k metodice.

Metodika včasného zjišťování samovznícení uhlí a kontroly průběhu jeho likvidace je uvedena v příloze č. 7 předložené zprávy. Číslování kapitol, článků a příloh metodiky uvedené v příloze č. 7 neodpovídá číslování předložené závěrečné zprávy.

9 Návrh úpravy vyhlášky ČBÚ č. 22/1989 Sb. a rozhodnutí OBÚ v Ostravě čj. 10/1990, článku 39 Předložený návrh úpravy vyhlášky ČBÚ č. 22/1989 Sb. a rozhodnutí OBÚ v Ostravě čj. 10/1990, článku 39, je založen na poznatcích obdržených v rámci projektu VaV ČBÚ č. 29/2003, které jsou uvedeny v předložené závěrečné zprávě a v podrobnostech v neperiodických, periodických a závěrečných zprávách a subdodávkách předaných zadavateli (příloha č.6 předložené zprávy).

Úpravy byly navrženy v oblastech kontroly složení důlního ovzduší, měření a odběrů vzorků důlního ovzduší, ustanovení k samovznícení a kontroly hrází. Následuje znění ustanovení souvisejících paragrafů předmětných předpisů se zvýrazněnými návrhy úprav.


37


Vyhláška ČBÚ č. 22/1989 Sb. o bezpečnosti a ochraně zdraví při práci a bezpečnosti provozu při hornické činnosti a při činnosti prováděné hornickým způsobem § 109a Kontinuální analyzátory metanu a kysličníku uhelnatého (3) Stálá kontrola koncentrace kysličníku uhelnatého kontinuálními analyzátory musí být v uhelných dolech prováděna a) ve výdušném proudu každého samostatného větrního oddělení a výdušném proudu větrní oblasti, b) ve slojích náchylných k samovznícení ve vtažném větrním proudu samostatného větrního oddělení a ve výdušném větrním proudu porubu a separátně větraného důlního díla, kde se razí nebo dobývá, s výjimkou porubních chodeb separátně větraných porubů, c) ve vtažné jámě, kde je nebezpečí vnikání kysličníku uhelnatého z povrchového zdroje do dolu, d) v dalších místech určených závodním dolu. (4) Rozmístění jednotlivých čidel kontinuálních analyzátorů se uvede v provozní dokumentaci a vyznačí v mapové části havarijního plánu.81) (5) V provozní dokumentaci musí být stanovena opatření pro případy překročení nastavených mezí kontinuálních analyzátorů a poruchy měřicích zařízení. (6) Hodnoty koncentrací metanu a kysličníku uhelnatého zjišťované kontinuálními analyzátory musí být vyvedeny na jedno místo s možností zobrazení měřených hodnot na centrálním řídicím stanovišti. Záznamy o měřených koncentracích a provozní dokumentace obsahující rozmístění jednotlivých čidel kontinuálních analyzátorů se musí být uchovávány nejméně po dobu 2 let. (7) Pro vyhodnocení a archivaci koncentrací metanu a kysličníku uhelnatého zjišťované kontinuálními analyzátory musí být používány jen výpočetní programy schválené státní báňskou správou. Výpočetní program musí umožňovat hodnotové a grafické zobrazení vývoje koncentrace oxidu uhelnatého jednotlivých čidel za posledních 24 hodin, za poslední týden a měsíc s vymezením nastavených mezí. Výpočetní program nesmí umožňovat zpětnou editaci dat. Archivovaná data musí být zálohována. (8) Kontrola měřených hodnot všech analyzátorů oxidu uhelnatého musí by provedena nejméně 1 x za směnu nejpozději do 2 hodin od začátku směny inspekční službou. Provedení kontroly musí být zaznamenáno. (9) Organizace je povinna na výzvu státní báňské správy předložit záznamy měřených koncentrací a dokumentaci o rozmístění čidel kontinuálních analyzátorů.

§ 110 Měření a odběry vzorků důlního ovzduší (1) Objemový průtok, teplota a relativní vlhkost důlních větrů musí být měřeny v plynujícím dole nejméně jednou za měsíc, v neplynujícím dole nejméně jednou za 3 měsíce a) v hlavních výdušných důlních dílech větrních oblastí, ___________________________________________________________________________________________________ Adamus, A., Šancer, J., Závěrečná zpráva projektu VaV ČBÚ č. 29/2003, VŠB-TUO, Ostrava, listopad 2005.

38


b) ve výdušných důlních dílech samostatných větrních oddělení, c) ve výdušných důlních dílech v blízkosti porubů a dobývek, d) v ražených separátně větraných důlních dílech, e) v důlních dílech s provozem elektrických lokomotiv, V těchto místech musí být zároveň odebírány vzorky důlního ovzduší a provedeny jejich technické rozbory na kyslík, metan a kysličníky uhelnatý a uhličitý. (6) Rozbory vzorků důlního ovzduší pro kontrolu jeho plynných složek, kromě míst uvedených v odstavci 1 písm. a) a b) a míst, ve kterých je povolena zvýšená koncentrace metanu podle § 83 odst. 5, mohou být nahrazeny měřením přístroji a pomůckami povolenými podle zvláštního předpisu. 29) (8) O výsledcích měření a rozborů důlního ovzduší dolů II. třídy nebezpečí musí být vedeny písemné nebo elektronické záznamy a musí být předkládány obvodnímu báňskému úřadu do konce měsíce následujícího po provedení měření a rozborů. Pro elektronické záznamy musí být používán výpočetní program schválený státní báňskou správou. Výpočetní program nesmí umožňovat zpětnou editaci uložených dat. Písemné evidenční záznamy vzorků důlního ovzduší nemusí být vedeny, pokud elektronická evidence zabezpečuje dvojí nezávislou archivaci dat a umožní tisk evidenčních záznamů. Písemné a elektronické evidenční záznamy vzorků důlního ovzduší musí být uchovávány nejméně po dobu 2 let. (9) Odběr vzorků důlního ovzduší se provádí podle příslušné české technické normy.29a) K překonání podtlaku u větrních uzávěr a uzavíracích hrází a při dálkovém odběru vzorků důlního ovzduší lze použít jen ejektor nebo sací čerpadlo, před vlastním odběrem je však nutno provést odsátí vzduchu z odběrové hadičky a vzorkovnice, a to nejméně v pětinásobné hodnotě vnitřního objemu hadičky a vzorkovnice. (10) Při odběru vzorku důlního ovzduší z uzavřeného prostoru se zaznamená také tlak důlního ovzduší v uzavřeném prostoru. (11) Jednou týdně se musí odebírat vzorky důlního ovzduší mimo účinný dosah průchodního větrního proudu za zálomovou hranou výdušné strany porubů vedených ve slojích náchylných k samovznícení. Pokud je zával těsněn větrní přepážkou, izopěnovou hrází nebo jiným objektem, odebírají se vzorky ovzduší za těmito objekty. U odebraných vzorků vzdušin musí být provedeny technické rozbory na kyslík, metan, kysličník uhelnatý, kysličník uhličitý. V případě výskytu koncentrace kysličníku uhelnatého 0.001 % též na vodík a vyšší uhlovodíky.

§ 187 Samovznícení (4) V technologickém postupu musí být určena hranice vývinu kysličníku uhelnatého v l/min., pod kterou lze porub provozovat v běžném režimu. (9) Pro včasné zjištění procesu samovznícení musí organizace vyhodnocovat vývin kysličníku uhelnatého, zvláště koncentrace měřené kontinuálními analyzátory a výsledky rozborů plynů důlního ovzduší odebíraných podle § 110, od. 1 vyhlášky. Organizace musí vytvářet podmínky pro vyhodnocování teploty ohniska samovznícení dostupnými metodami.

§ 191 Kontrola hrází ___________________________________________________________________________________________________ Adamus, A., Šancer, J., Závěrečná zpráva projektu VaV ČBÚ č. 29/2003, VŠB-TUO, Ostrava, listopad 2005.

39


(2) Vedoucí likvidace havárie je také povinen určit místa, lhůty a způsob odebírání vzorků vzdušin z uzavřeného požářiště a požadavky na technický rozbor vzorků vzdušin. V případě zdolávání endogenního požáru prostorovým uzavřením se odebírají vzorky důlního vzduší suchou cestou za hrázemi. Odběry se provádějí z bezpečných míst pomoci vybavení pro napojení odběrových míst a to v den uzavření a nejméně jednou denně po dobu sedmi dnů. Vedoucí likvidace havárie určí místa odběru vzorku vzdušin. V případě plánovaného zpřístupnění uzavřeného požářiště endogenního požáru se suché vzorky z uzavřeného požářiště odebírají nejméně jednou za měsíc od doby uzavření do zpřístupnění. Vzorky odebrané z uzavřeného požářiště endogenního požáru se analyzují na kyslík, kysličník uhličitý, kysličník uhelnatý, metan, vodík a plynné uhlovodíky. (3) Kontroly hrází podle odstavce 1 musí být prováděny až do doby, kdy je technickými rozbory vzorků vzdušin z požářiště prokázáno, že důlní požár je uhašen. Další kontroly hrází musí být prováděny určeným pracovníkem nejméně jednou za 14 dnů.

Rozhodnutí č.j. 10/1990 OBÚ v Ostravě, opatření k zajištění jednotného plnění požadavků vyhlášky ČBÚ č. 22/1989 Sb. v dolech Ostravsko-karvinského revíru, čl. 39 čl. 39

k § 187, odst. 1, 2, 8 a k § 189 odst. 4, 6, 8

2. Místa nebezpečná vznikem samovznícení (např. uzávěry požářišť, místa kde byl již dříve zjišťován CO i v koncentracích přípustných hygienickými předpisy, místa možných průtahů větrů, zejména v mocných slojích a při dobývání sdruženými poruby apod.) a místa, kde jsou zjištěny příznaky možného samovznícení, musí být střežena. Kontrolní prohlídka takových míst spolu s měřením koncentrace CO musí být konána v každé směně a v nepracovních dnech jednou za 24 hodin, pokud nejsou místně sledována kontinuálním analyzátorem na CO, umístěným ve větrním proudu neovlivněném jiným větrním proudem (dále „neovlivněný větrní proud“). Vedoucí organizace nebo jím pověřený pracovník musí určit podle konkrétních podmínek lhůty a místa pro odběr vzorků vzdušin pro laboratorní rozbory. 3. Pro včasné zjišťování samovznícení v porubech vedených ve slojích náchylných k samovznícení se musí jednou týdně odebírat vzorky důlního ovzduší mimo účinný dosah průchodního větrního proudu za zálomovou hranou výdušné strany porubů. Pokud je zával těsněn větrní přepážkou, izopěnovou hrází nebo jiným objektem, odebírají se vzorky ovzduší za těmito objekty. U odebraných vzorků vzdušin musí být provedeny technické rozbory na kyslík, metan, kysličník uhelnatý, kysličník uhličitý. V případě výskytu koncentrace kysličníku uhelnatého nad 0.003 % po dobu 24 hodin též na vodík a vyšší uhlovodíky. Pro plynově chromatografickou analýzu musí být odebírány vzorky vzdušin ve větrním proudu, ve kterém je zjišťován výskyt CO nad 0,001 % po dobu 24 hodin nebo při narůstání objemového vývinu CO nad 10 l/min, u porubů pak v průchodním větrním proudu a) 1 x týdně – v případě. Kdy dále nevzrůstá koncentrace CO nebo objemový vývin CO. Pokud se hodnoty plynových složek a objemový vývin CO po dobu jednoho měsíce nemění, může se upustit od dalších pravidelných odběrů pro chromatografický rozbor. b) 2 x týdně – v případech, kdy trvale narůstá objemový vývin CO a vyšších uhlovodíků.


40


c) Při zjištění etylénu, propylénu nebo dalšího nárůstu objemového vývinu CO a koncentrací vyšších uhlovodíků musí se opakovat odběr vzorku ovzduší. Četnost provádění kontrol a dalších odběrů vzorků ovzduší i v nepracovních dnech určí písemně a s ohledem na vývoj situace vedoucí likvidace havárie. 5. U nepřístupných ohnisek samovznícení nebo důlních požárů, kdy není možno ohnisko likvidovat přímým zásahem a vývoj samovzněcovacího procesu to dovoluje, musí se přistoupit neprodleně k tlumení začínajícího samovznícení. Účinnost tlumení musí být ověřována zejména pravidelnou kontrolou a odběry vzorků ovzduší z hlediska kvantitativního i kvalitativního. Současně musí být přistoupeno k pracím, které umožní případné rychlé uzavření prostoru. 6. Při opakovaném zjištění a nárůstu koncentrací indikačních plynů samovznícení mimo účinný dosah průchodního větrního proudu musí organizace přistoupit k opatřením vedoucím k potlačení samovznícení. Při opakovaném zjištění etylénu nebo propylénu nebo stálém nárůstu objemového vývinu CO v průchodním větrním proudu, kdy není ohnisko přístupné, musí být ve všech případech kdy a) hrozí nebezpečí nahromadění výbušných plynů v prostoru, kde se nachází ohnisko samovznícení, b) není možno samovznícení účinně tlumit tak, aby se nerozšířilo a nevznikalo nebezpečí výbuchu, co nejrychleji přijata účinná opatření k eliminaci rizik. Za účinná opatření lze považovat intenzivní inertizaci dusíkem, zaplavení nebo prostorové uzavření ohrožených prostor. 7. Je-li rozborem vzdušin zjišťována přítomnost acetylénu, nutno přistoupit neprodleně k uzavření ohrožených prostor. 8. Výsledky rozborů důlních plynů podle odstavce 3 se musí zapisovat v elektronické podobě a musí se uchovávat po dobu 2 let. Pro elektronické záznamy a vyhodnocování indikačních plynů samovznícení musí být používán výpočetní program schválený státní báňskou správou. Výpočetní program musí být vybaven zálohováním ukládaných dat a musí být vybaven tiskovým protokolem umožňující tisk archivovaných dat podle výběru místa odběru a časového úseku. Výpočetní program musí umožňovat grafické vyhodnocení a tisk vývoje koncentrací indikačních plynů samovznícení, litrového vývinu kysličníku uhelnatého a binárního ukazatele CO2/CO, včetně vymezení limitů 0,001 % CO, 0,003 % CO, 0,013 % CO, objemového vývinu 10 l/min CO, hranice vývinu kysličníku uhelnatého v l/min, pod kterou lze porub provozovat v běžném provozu, hodnoty binárního ukazatele CO2/CO = 65 a 10. Výpočetní program nesmí umožňovat zpětnou editaci archivovaných dat. 9. Organizace musí zpřístupnit státní báňské správě výpočetní program pro archivaci a vyhodnocování indikačních plynů samovznícení, včetně archivovaných dat a vyhodnocovacích funkcí. Organizace je povinna pořídit a předložit státní báňské správě výpisy archivovaných dat a jejich vyhodnocení podle pokynů pracovníku státní báňské správy. 10.Organizace musí vytvářet podmínky pro hodnocení teploty ohniska samovznícení dostupnými metodami. Za dostupné metody lze považovat využití standardního průběhu binárního ukazatele CO2/CO OKR, sloupcový diagram HBZS Ostrava a metodu binárních ukazatelů indikačních plynů samovznícení s využitím výsledků rozborů tepelné oxidace uhelných vzorků (metoda „CnHm“). 11. Organizace vede dokumentaci o zjišťování a kontrole průběhu likvidace samovznícení. Rozsah a způsob dokumentace je stanoven v metodických postupech.


41


10 Návrh dokumentace vedené organizací o zjišťování a kontrole průběhu likvidace samovznícení uhlí s návrhem právního předpisu k jejímu vedení a předkládání SBS. Návrh rozsahu a způsobu dokumentace vedené organizací o zjišťování a kontrole průběhu likvidace samovznícení uhlí byl vypracován na základě poznatků získaných v průběhu řešení předmětného projektu. Návrh byl zpracován v podobě kapitoly č. 6 a přílohy č. 3 „Metodiky včasného zjišťování samovznícení uhlí a kontroly průběhu jeho likvidace“, viz příloha č. 7 předložené závěrečné zprávy. Příloha č. 3 předmětné metodiky obsahuje „Návod na vedení komplexní dokumentace o zjišťování a kontrole průběhu likvidace samovznícení“. Návod byl vypracován pro zajištění jednotného postupu vedení dokumentace o zjišťování a kontrole průběhu likvidace samovznícení.

Návrh obecně závazného předpisu k vedení dokumentace o zjišťování a kontrole průběhu likvidace samovznícení uhlí a k předkládání dokumentace státní báňské zprávě byl vypracován na základě poznatků získaných v průběhu řešení předmětného projektu. Návrh je zaměřen na způsob vedení záznamu výsledků rozborů vzorků důlního ovzduší a způsob vedení a uchovávání elektronické podoby předmětných dat. Návrh byl založen především na zahraničních zkušenostech převzatých z německého hornictví a odpovídá současným technickým možnostem v oblasti výpočetní techniky. Znění navrženého předpisu je uvedeno v příloze č. 8 předložené závěrečné zprávy.

11 Závěr Předmětný projekt byl zaměřen na objasnění dosavadních nepřesností v odhadu teploty ohniska samovznícení,

kompilaci

zahraničních

zkušeností

v dané

oblasti,

objasnění

dynamiky

samovzněcovacího procesu s cílem provázat odhad teploty s vývojem samovznícení v důlním provozu a na vývoj dokonalejší metody a způsobu odhadu teploty ohniska samovznícení.

V oblasti objasnění dosavadních nepřesností odhadu teploty ohniska samovznícení byla potvrzena vysoká variabilita desorpční vlastnosti uhelné hmoty, která je příčinou značného


42


variačního rozpětí vývinů plynů metody tepelné oxidace uhlí.

Byly rovněž konkretizovány

rozdílnosti mezi plynovými obrazy indikačních plynů tepelné oxidace uhlí a plynovými obrazy indikačních plynů samovznícení v důlních provozech. Řada objektivně neovlivnitelných faktorů v uvedených oblastech je příčinou, že dosavadní metody používané pro hodnocení vývoje samovznícení pomoci indikačních plynů nejsou metodami exaktními. Nelze hovořit o určování teploty ohniska samovznícení, nýbrž o odhadu teploty. V oblasti ovlivňitelných faktorů, které zkreslují přesnost odhadu teploty, byla konkretizována řada technických opatření ve vztahu k odběru vzorků důlního ovzduší, k analytickým přístrojům a jejich provozu, byly aplikovány některé poznatky při zdokonalení aparatury a laboratorního postupu metody tepelné oxidace.

Analýza dvanácti provozních případů samovznícení uhlí přinesla poznatky k dílčím metodám používaným pro odhad teploty, a to v oblasti rozdílnosti indikovaných teplot. Bylo tak možné formulovat doporučení k využití dílčích metod při včasném určování samovznícení a při hodnocení průběhu tlumení. Metoda standardního binárního ukazatele „CO2/CO OKR“ poskytuje podhodnocené hodnoty teplot a je vhodná pro určení stoupajícího, či klesajícího trendu teploty v ranném stádiu samovznícení. Výhodou metody je její jednoduchost a možnost interpretace mokrých vzorků odebraných mimo PVP. Metodu sloupcového diagramu HBZS Ostrava lze využít pouze pro vzorky odebrané v PVP a indikuje průměrné teploty ohniska. Metoda binárních ukazatelů (CnHm) je metodou nejnáročnější, vyžaduje zkušenosti uživatele. K výhodám teto metody patří její použití mimo PVP a indikace struktury teplot v ohnisku samovznícení, tedy rovněž indikace maximální teploty v ohnisku, která má často dominantní význam. Analýza tlumení vybraných případů samovznícení a případů samovznícení likvidovaných uzavřením umožnila konkretizovat podmínky využití předmětných metod pro kontrolu průběhu likvidace samovznícení. V dané oblasti byly stanoveny gradienty poklesu koncentraci indikačních plynů v prvém týdnu prostorového uzavření endogenního požárů.

V oblasti dynamiky samovznícení byla potvrzena kritická teplota samovznícení uhlí OKR v předpokládaném intervalu teploty a byla potvrzena zvýšená dynamika oxidace uhlí po překročení kritické teploty. Analýza laboratorně experimentálních poznatků a analýza dynamiky provozních případů samovznícení uhlí v OKR umožnila stanovit charakter dynamiky samovznícení v podobě poměru doby trvání inkubační a rozvinuté fáze samovznícení uhlí OKR. Tento poměr byl zjednodušeně vyjádřen hodnotou poměru 5:1. Definovaná dynamika samovznícení zdůrazňuje význam překročení kritické teploty samovznícení a význam co nejpřesnějšího odhadu kritické teploty v provozních podmínkách. ___________________________________________________________________________________________________ Adamus, A., Šancer, J., Závěrečná zpráva projektu VaV ČBÚ č. 29/2003, VŠB-TUO, Ostrava, listopad 2005.

43


Pro odhad teploty samovznícení pomoci dnes aplikovatelných třech metod byla vytvořena vyšší verze výpočetního programu „CnHm“, jehož základy byly položeny již v rámci projektu VaV ČBÚ č. 3/99. Poslední verze programu, verze „CnHm 2.3“, umožňuje vyhodnocení časového trendu vývoje samovznícení a je kompatibilní s archivačním programem pro záznamy výsledků rozborů vzorků důlního ovzduší používaného důlními závody OKD, a.s. (program „Vzorky plynů 2.0“). Rámcová metodika včasného zjišťování samovznícení uhlí a kontroly průběhu jeho likvidace, která je jedním z realizačních výstupů projektu, byla vypracována s cílem využít a zdokonalit dosavadní poznatky v dané oblasti v podobě zohlednění dosud využívaných metod k včasnému zjišťování samovznícení, metody HBZS Ostrava, dosud využívaného standardního binárního ukazatele „CO2/CO OKR“ a metody binárních ukazatelů samovznícení uhlí ověřené v rámci předmětného výzkumu. Metoda HBZS Ostrava, v podobě sloupcového diagramu, která byla určena především pro hodnocení indikačních plynů samovznícení v průchodním větrním proudu (Metodika HBZS Ostrava - „Hodnocení samovzněcovacího procesu černých uhlí sedlových slojí v OKR s využitím plynové chromatografie“, publikováno v Záchranáři 1/1987) byla zdokonalena pomoci programového algoritmu hodnotícího konkrétní teploty dílčích objemových vývinů indikačních plynů na základě jejich proporcionálních hodnot vztažených na dílčí předmětné teplotní intervaly sloupcového diagramu. Průběh standardního binárního ukazatele CO2/CO OKR byl v rámci předchozího projektu VaV ČBÚ č. 3/1999 upřesněn rozšířením výsledků vzorkové základny tepelné oxidace o 23 vzorků. Obě uvedené metody byly v rámci předmětného výzkumu programově zpracovány a integrovány v podobě uživatelského výpočetního programu „CnHm 2.3“ a byly ověřeny v rámci analýz provozních případů samovznícení OKR.

Další objem výzkumu v dané oblasti byl věnován využití binárních ukazatelů tepelné oxidace uhlí z databáze pasportizace slojí náchylných k samovznícení OKR využitelných pro včasné zjišťování samovznícení především mimo průchodní větrní proud. V dané oblasti v OKR již byla a je známá „Prozatímní metodika vyhodnocování chromatografických stanovení uhlovodíků“ z roku 1983 (publikována v Záchranáři č. 7 a 8/1983) a především část 2.1 již citované metodiky HBZS Ostrava z roku 1987. V obou uvedených případech byly metodiky založeny na kvalitativním hodnocení absolutních koncentrací indikačních plynů využitelných pro včasné zjišťování samovznícení mimo PVP. Vzhledem ke zkreslování vyhodnocení indikačních plynů daným způsobem vlivem ředění indikačních plynů v důlním prostředí byla daná oblast v rámci projektů VaV ČBÚ č. 3/99 a č. 29/03 rozšířena o možnost využití počítačového vyhodnocení poměrů


44


indikačních plynů (binárních ukazatelů), které jsou v základu oproštěny o případný vliv ředění koncentrací důlními větry. Metoda byla pracovně pojmenována „CnHm“. Programové zpracování v podobě výpočetního programu „CnHm 1.0 - 2.3“ umožnilo ověřit metodu „CnHm“ v rámci analýz provozních případů samovznícení OKR.

Pro dokonalejší vyhodnocení teploty ohniska samovznícení pomocí binárních ukazatelů indikačních plynů bylo na základě zahraničních zkušeností (Polsko) a poznatků získaných především v rámci projektu VaV ČBÚ č. 3/99 navrženo využití tzv. plynového etalonu indikačních plynů samovznícení tepelné oxidace uhlí. Plynový etalon indikačních plynů se vytvoří laboratorní analýzou tepelné oxidace třech uhelných vzorků, odebraných standardním způsobem z uhelného bloku připraveného k dobývání.

Poznatky získané v rámci předmětného projektu byly využity při tvorbě „Metodiky včasného zjišťování samovznícení uhlí a kontroly průběhu jeho likvidace“, návrhu úpravy a doplnění vyhlášky ČBÚ č. 22/1989 Sb. a Rozhodnutí OBÚ v Ostravě čj. 10/1990, článku 39, návrhu dokumentace vedené organizací o zjišťování a kontrole průběhu likvidace samovznícení uhlí a návrhu právního předpisu k vedení předmětné dokumentace a předkládání dané dokumentace státní báňské správě.

Předmětný výzkum lze dále orientovat na základě zahraničních zkušeností (Polsko, Ukrajina) v oblasti zdokonalení citlivosti analytických přístrojů především v případě analýzy vodíku a sledovaných nenasycených plynných uhlovodíků (zdokonalit citlivost analýzy H2 na úroveň 0.0001% a citlivost analýzy C2H4, C3H6, C2H2 na úroveň desítek až jednotek ppb). V oblasti aplikace navržené metodiky lze dále zdokonalovat a zjednodušovat výpočetní program CnHm, lze nadále rozšiřovat databázi indikačních plynů tepelné oxidace (do 380 oC). Jisté rezervy se nacházejí v oblasti provozně používaných programů pro archivaci výsledků rozborů vzorků důlního ovzduší (lze rozšířit o grafické procedury vyhodnocení trendu koncentrací, případnou integraci s programem „CnHm“ a především jde o přípravu standardní verze pro schválení daného programu státní báňskou správou podle návrhu obecně závazného předpisu předloženého v realizačním výstupu tohoto projektu). Z dalších oblastí, které by si v budoucnu zasloužily pozornost je například podrobnější objasnění funkce kyslíku ve vztahu k vývinu indikačních plynů a hodnocení rozsahu samovznícení pomoci vybraných okruhů indikačních plynů a jejich poměrů, což bylo částečně řešeno v předmětném projektu č. 29/03.


45


12 Seznam tabulek Tab. 0.1 Harmonogram prací projektu VaV ČBÚ č. 29/2003 ........................................................ 3 Tab. 1.1 Případy samovznícení analyzované v rámci etapy č. 1..................................................... 5 Tab. 4.1 Pětinásobné rozbory tepelné oxidace uhlí ...................................................................... 20

13 Seznam příloh (přílohy č.1 – č. 6 jsou umístěny na CD v elektronické podobě) Příloha č. 1 Výpočetní program „Etalon 1.1“. Příloha č. 2 Aplikace programu Etalon 1.0 obsahující „Etalon indikačních plynů samovznícení uhelné hmoty platný pro porub č. 320 203 důlního závodu ČSM Sever“. Příloha č. 3 Aplikace programu Etalon 1.0 obsahující „Etalon indikačních plynů samovznícení uhelné hmoty platný pro porub č. 139 202 důlního závodu Lazy“. Příloha č. 4 Aplikace programu Etalon 1.0 obsahující „Etalon indikačních plynů samovznícení uhelné hmoty platný pro porub č. 337 110.3 důlního závodu Darkov 2, lokalita Gabriela“. Příloha č. 5 Uživatelská verze výpočetního programu „CnHm 2.3“, včetně elektronického manuálu. Příloha č. 6 Informativní, neperiodické, periodické zprávy, závěrečné zprávy etap, subdodávky, ___________________________________________________________________________________________________ Adamus, A., Šancer, J., Závěrečná zpráva projektu VaV ČBÚ č. 29/2003, VŠB-TUO, Ostrava, listopad 2005.

46


závěrečná zpráva projektu a realizační výstup projektu VaV ČBÚ č. 29/2003. Příloha č. 7 Metodika včasného zjišťování samovznícení uhlí a kontroly průběhu jeho likvidace. Příloha č. 8 Návrh právního předpisu o dokumentaci vedené organizaci o zjišťování a kontrole průběhu likvidace samovznícení uhlí.

Příloha č. 7

Metodika včasného zjišťování samovznícení uhlí a kontroly průběhu jeho likvidace


47


Číslování kapitol, článků a příloh metodiky uvedené v příloze č. 7 neodpovídá číslování předložené závěrečné zprávy.

Realizační výstup projektu VaV ČBÚ č. 29/2003

Metodika včasného zjišťování samovznícení uhlí a kontroly průběhu jeho likvidace


48


Alois Adamus Jindřich Šancer VŠB-TU Ostrava listopad 2005

Obsah 1. Místa a způsoby odběrů vzorků důlního ovzduší. 1.1 Místa odběrů vzorků důlního ovzduší. 1.2 Místa odběrů vzorků důlního ovzduší v porubech. 1.3 Místa odběrů vzorků důlního ovzduší v separátně větraných důlních dílech. 1.4 Odběry vzorků důlního ovzduší. 2. Analýza plynů a dokumentace výsledků rozborů složení důlního ovzduší. 2.1 Plynové analytické laboratoře a analytické přístroje. 2.2 Záznamy výsledků rozborů důlního ovzduší. 3. Stálá kontrola oxidu uhelnatého kontinuálními analyzátory. 3.1 Kontinuální analyzátory. 3.2 Rozmístění čidel kontinuálních analyzátorů. 3.3 Vyhodnocení a kontrola kontinuálního měření oxidu uhelnatého. 4. Příprava referenčního plynového etalonu indikačních plynů samovznícení uhlí. 4.1 Odběr uhelných vzorků. 4.2 Vypracování referenčního plynového etalonu indikačních plynů samovznícení. 5. Vyhodnocení indikačních plynů samovznícení uhlí. 5.1 Vyhodnocení včasného stádia samovznícení uhlí. 5.1 Vyhodnocení průběhu tlumení a likvidace endogenního požáru. 6. Dokumentace o zjišťování a kontrole průběhu likvidace samovznícení. 6.1 Rozsah a způsob dokumentace samovznícení. ___________________________________________________________________________________________________ Adamus, A., Šancer, J., Závěrečná zpráva projektu VaV ČBÚ č. 29/2003, VŠB-TUO, Ostrava, listopad 2005.

49


7. Doporučení k metodice.

1. Místa a způsoby odběrů vzorků důlního ovzduší 1.1 Místa odběrů vzorků důlního ovzduší 1.1.1 Vzorky důlního ovzduší se odebírají v místech ohrožených vznikem samovznícení uhlí a za hrázemi prostorově uzavřených endogenních požárů. Pokud není stanoveno jinak, určuje místa odběrů podle předpokládaného rizika samovznícení závodní dolu. V případech havárie určuje místo odběru vedoucí likvidace havárie. 1.2 Místa odběrů vzorků důlního ovzduší v porubech 1.2.1 Vzorky důlního ovzduší se odebírají ve výdušném průchodním větrním proudu (dále jen PVP) výdušné chodby, 10 – 30 m od porubu, jako vzorky průměrné se současným měřením a zaznamenáním objemového průtoku PVP. 1.2.2 Vzorky důlního ovzduší se odebírají mimo účinný dosah PVP v místě přechodu porubu a výdušné chodby a za větrní přepážkou zálomové hrany na výdušné straně porubu jako vzorky bodové. 1.2.3 Vzorky důlního ovzduší se odebírají pro kontrolu místa výstupu plynů ze závalu do PVP za výztuží v porubní frontě jako vzorky bodové. 1.2.4 Jako doplňující se odebírají vzorky z výdušné strany závalu pomoci ztraceného potrubí o délce určené závodním dolu, nejméně o délce jednotýdenního postupu porubu.

1.3 Místa odběrů vzorků důlního ovzduší v separátně větraných důlních dílech 1.3.1 Vzorky důlního ovzduší se odebírají v profilu separátně větraného důlního díla delšího než 50 m ve vzdálenosti od 5 do 10 m před jeho vyústěním do průchodního větrního proudu při


50


foukacím a kombinovaném foukacím separátním větrání. Vzorky se odebírají jako vzorky průměrné se současným měřením a zaznamenáním objemového průtoku větrů. 1.3.2 Vzorky důlního ovzduší se odebírají ve středu lutnového tahu v místě vyústění do průchodního větrního proudu při sacím a kombinovaném sacím separátním větrání. 1.3.3 Vzorky důlního ovzduší se odebírají v místech ohrožených vznikem samovznícení uhlí jako vzorky bodové.

1.4

Odběry vzorků důlního ovzduší

1.4.1 Pokud není stanoveno jinak, odběr vzorků důlního ovzduší se provádí podle české technické normy ČSN 83 0050. 1.4.2 Pro odběry vzorků důlního ovzduší se používají skleněné vzorkovnice o objemu 1,0 l opatřené pryžovými hadicemi s tlačkami. Silikonové hadice jsou nevhodné.

1.4.3 Vzorky se odebírají mokrým odběrem pro analýzu základních plynů. Pro chromatografickou analýzu se vzorky odebírají suchým odběrem výlučně pomoci ejektoru nebo sacího čerpadla poháněného vzduchem z tlakového potrubí nebo z tlakové láhve. 1.4.4 Pro suché odběry lze používat ejektory nebo sací čerpadla s vyvíjeným podtlakem minimálně 13 kPa a objemovým průtokem minimálně 30 litrů vzdušiny za minutu. Odběr pomoci harmonikových nasávačů je nevhodný. 1.4.5 Před odběrem suchých vzorků je třeba dodržet čas prosávání vzorkovnice takový, aby bylo zajištěno minimálně pětinásobné prosátí vzorkovnice a plynové cesty, tj. při odběru vzorků bodových a průměrných bez prodloužené nasávací hadice prosávat vzorkovnici o objemu 1 l po dobu minimálně 10 sekund při použití ejektoru podle odst. 1.4.4. 1.4.6 Pro plynově chromatografickou analýzu se odebírají vzorky důlního ovzduší v místech mimo účinný dosah větrního proudu, kde je zjišťován výskyt CO 0.003 % po dobu 24 hodin a ve větrním proudu, kde je zjišťován výskyt CO 0.001 % po dobu 24 hodin nebo při nárůstu objemového vývinu CO nad 10 l.min-1.Vzorky důlního ovzduší se odebírají jednou týdně v případech, kdy není zaznamenán další nárůst CO, dvakrát týdně v případech nárůstu CO, jednou za 24 hodin a častěji v případech rozvinutého samovznícení. 1.4.7 Při odběru vzorků v PVP, z větraných neproražených důlních děl a z lutnových tahů separátního větrání se měří a zaznamenává objemový průtok větrání v místech odběru vzorků. 1.4.8 Odebraný vzorek důlního ovzduší se doručí do plynové analytické laboratoře nejpozději do 6-ti hodin po odběru. 1.4.9 Vzorky se doručí do plynové laboratoře se záznamem o odběru vzorku důlního ovzduší. Záznam musí obsahovat: den, čas a místo odběru, číslo vzorkovnice, jméno vzorkaře, který vzorek odebral a název organizace. Záznam musí dále obsahovat hodnoty metanu, oxidu uhličitého a oxidu uhelnatého v místech odběru, pokud to vyžadují obecně závazné předpisy. ___________________________________________________________________________________________________ Adamus, A., Šancer, J., Závěrečná zpráva projektu VaV ČBÚ č. 29/2003, VŠB-TUO, Ostrava, listopad 2005.

51


1.4.10 Pokud se odebírá vzorek důlního ovzduší z prostoru uzavřeného hrázemi, zaznamená se tlak důlního ovzduší za odběrovou hrázi. 1.4.11 V případě zdolávání endogenního požáru prostorovým uzavřením se odebírají vzorky důlního vzduší suchou cestou za hrázemi. Odběry se provádějí z bezpečných míst pomoci vybavení pro napojení odběrových míst a to v den uzavření a nejméně jednou denně po dobu sedmi dnů. Vedoucí likvidace havárie určí místa odběrů vzorků vzdušin. 1.4.12 V případech plánovaného zpřístupnění uzavřeného požářiště endogenního požáru se odebírají vzorky důlního vzduší suchou cestou za hrázemi nejméně jednou za měsíc od doby uzavření do zpřístupnění. Místa odběrů určí závodní dolů.

2. Analýza plynů a dokumentace výsledků rozborů složení důlního ovzduší 2.1 Plynové analytické laboratoře a analytické přístroje 2.1.1 Rozbory vzorků důlního ovzduší provádí jen plynové analytické laboratoře a plynové chromatografické laboratoře schválené státní báňskou správou na návrh hlavní báňské záchranné stanice. 2.1.2 Pro rozbor vzorků důlního ovzduší se mohou používat jen analytické přístroje povolené státní báňskou správou. 2.1.3 Plynová analytická laboratoř určí obsah oxidu uhelnatého, oxidu uhličitého, metanu a kyslíku. 2.1.4 Plynová chromatografická laboratoř určí obsah oxidu uhelnatého, oxidu uhličitého, metanu, kyslíku, vodíku, etanu, etylénu, propanu, propylénu, i-butanu, n-butanu a acetylénu. 2.1.5 Plynová laboratoř zpracuje doručené vzorky do 12-ti hodin po jejich převzetí. 2.1.6 Analýzy plynů se provádí s přesnosti nejméně : ± 0,1% ± 0,03% ± 0,05% ± 0,0005% ± 0,0001% ± 0,0001% ± 0,00001%

objemově - v případě kyslíku, objemově - v případě oxidu uhličitého, objemově - v případě metanu v rozsahu od 0 do 5 %, objemově - v případě oxidu uhelnatého v rozsahu od 0 do 0,01%, objemově - v případě oxidu uhelnatého v rozsahu od 0 do 0,0026%, objemově - v případě vodíku, objemově - v případě sledovaných nasycených a nenasycených plynných uhlovodíků C2 – C4.


52


2.1.7

Plynové analytické přístroje se kalibrují vždy v každé pracovní směně před zahájením analýzy.

2.1.8

Pro kalibraci plynových analytických přístrojů se používají jen certifikované kalibrační plynové směsi.

2.2 Záznamy výsledků rozborů důlního ovzduší 2.2.1 O evidenci vzorků důlního ovzduší a jejich rozborech se vede v laboratoři průběžný „Evidenční záznam vzorků důlního ovzduší“ v písemné nebo elektronické podobě. Výsledky rozborů důlních plynů se průběžně zapisují a evidují v tištěné nebo elektronické podobě podle tabulky uvedené v příloze č. 1 metodiky. 2.2.2 Do evidenčního záznamu vzorků důlního ovzduší se zapíše každý vzorek podle záznamu o odběru ihned po jeho doručení do plynové analytické laboratoře. Výsledky rozborů důlních plynů se zapíšou neprodleně po plynové analýze, včetně vypočítaných položek. Do sloupce č.20 přílohy č. 1 se zapíše objemový vývin oxidu uhelnatého. Hodnota zapisovaná do sloupce č. 20 je součinem hodnot sloupců č. 7 a č. 11. a konstanty 0,001. Do sloupce č. 21 přílohy č. 1 se zapíše hodnota binárního ukazatele CO2/CO. Hodnota zapisovaná do sloupce č. 21 je podílem hodnot sloupců č. 8 a č. 11. Výsledek podílu je násoben konstantou 10 000. 2.2.3

Objemový průtok větrů měřený podle odstavce 1.4.7 musí být zaznamenán do sloupce č. 7 přílohy č. 1.

2.2.4

Do sloupce č. 22 přílohy č. 1 se zapisují související poznámky. Do sloupce č. 22 se musí zaznamenat objemový průtok inertizace dusíkem ovlivňující vývin zaznamenaných indikačních plynů.

2.2.5

Pro elektronickou evidenci vzorků důlního ovzduší a výsledků rozborů důlních plynů se bude používat archivační program schválený státní báňskou správou.

2.2.6

Archivační program nesmí umožňovat zpětnou editaci uložených dat.

2.2.7

Písemné evidenční záznamy vzorků důlního ovzduší nemusí být vedeny, pokud elektronická evidence zabezpečí dvojí nezávislou archivaci dat a umožní tisk evidenčních záznamů ve formátu podle přílohy č. 1 metodiky.

2.2.8

Písemné a elektronické evidenční záznamy vzorků důlního ovzduší se budou uchovávat nejméně po dobu 2 let.

3. Stálá kontrola oxidu uhelnatého kontinuálními analyzátory 3.1 Kontinuální analyzátory 3.1.1

Pro stálou kontrolu koncentrace oxidu uhelnatého v místech ohrožených samovznícením v dole se používají kontinuální analyzátory.


53


3.1.2

Absolutní chyba měření kontinuálních analyzátorů nesmí přesahovat ± 0,003% u čidel s rozsahem měření 0.00 – 0.01 %.

3.1.3

Hodnoty koncentrací oxidu uhelnatého zjišťované kontinuálními analyzátory musí být vyvedeny na jedno místo s možností zobrazení měřených hodnot na centrálním řídicím stanovišti.

3.1.4 Záznamy o koncentracích budou uchovávány nejméně po dobu 2 let. 3.1.5 Měřené hodnoty koncentrací oxidu uhelnatého musí být kontinuálně vyhodnocovány a archivovány s maximálním intervalem 1 minuty s jednoznačným časovým a prostorovým přiřazením měřícího místa. Archivovaná data musí být zálohována. 3.2 Rozmístění čidel kontinuálních analyzátorů 3.2.1 Stálá kontrola oxidu uhelnatého kontinuálními analyzátory musí být v uhelných dolech prováděna v místech určených obecně závaznými předpisy a závodním dolu. 3.2.2 Závodní dolu určí rozmístění čidel stálé kontroly oxidu uhelnatého v místech ohrožených samovznícením. 3.2.3 Pro včasné zjišťování samovznícení v porubech se doporučuje umístit odběrové místo pro stálou kontrolu koncentrace CO2 a CO za větrní přepážkou zálomové hrany porubu na výdušné straně porubu.

3.3 Vyhodnocení a kontrola kontinuálního měření oxidu uhelnatého 3.3.1 Programové vybavení pro vyhodnocení měřených koncentrací umožní grafické zobrazení trendu vývoje koncentrace oxidu uhelnatého v časovém úseku posledních 24 hodin, posledního týdne a měsíce. 3.3.2 Vyhodnocení kontinuálního sledování koncentrace oxidu uhelnatého bude vybaveno signalizací překročení koncentrace 0.001 %, 0.003 %, 0.013 %, objemového vývinu 10 l/min oxidu uhelnatého a překročení hranice objemového vývinu oxidu uhelnatého, pod kterou lze porub provozovat v běžném režimu. Signalizace překročení povolené koncentrace oxidu uhelnatého musí být vyvedena na centrálním řídicím stanovišti. 3.3.3 Trend vývoje koncentrace oxidu uhelnatého ve sledovaných místech musí být trvale kontrolován pracovníkem centrálního řídícího stanoviště, popřípadě zaměstnancem určeným závodním dolu nebo vedoucím likvidace havárie. 3.3.4 Kontrola měřených hodnot všech analyzátorů oxidu uhelnatého musí by provedena nejméně 1 x za směnu nejpozději do 2 hodin od začátku směny inspekční službou. Provedení kontroly musí být zaznamenáno. 3.3.5 Závodní dolu stanoví opatření pro případy překročení nastavených mezí kontinuálních analyzátorů. 3.3.6 Zjistí-li se výskyt oxidu uhelnatého, musí být zjištěna příčina a jeho koncentrace musí být ___________________________________________________________________________________________________ Adamus, A., Šancer, J., Závěrečná zpráva projektu VaV ČBÚ č. 29/2003, VŠB-TUO, Ostrava, listopad 2005.

54


ověřena rozborem vzorku důlních vzdušin.

4. Příprava referenčního plynového etalonu indikačních plynů samovznícení uhlí 4.1 Odběr uhelných vzorků 4.1.1 Uhelné vzorky pro účely ověření plynových obrazů indikačních plynů samovznícení se odebírají zásekovým způsobem v porubním bloku určeném k dobývání. 4.1.2 Před zahájením dobývání porubního bloku se odebírají tři uhelné vzorky. Vzorek č. 1 se odebere z vtažné chodby 50 m od větrní základny, vzorek č. 2 se odebere v polovině délky výchozí prorážky, vzorek č. 3 se odebere z výdušné chodby v polovině směrné délky uhelného bloku. 4.1.3 Vzorky se v nejkratším čase po odběru vakuově uzavřou. Pro vakuové uchovávání uhelných vzorků se musí použít sáčky vyhovující těsnosti. 4.1.4 Odebrané a vakuově uzavřené uhelné vzorky se neprodleně předají organizaci určené státní báňskou správou k ověření plynových obrazů indikačních plynů samovznícení.

4.2 Vypracování referenčního plynového etalonu indikačních plynů samovznícení 4.2.1 Organizace určená státní báňskou správou pro ověření plynového obrazu indikačních plynů samovznícení uhlí provede laboratorní ověření plynových obrazů všech tří uhelných vzorků standardní metodou tepelné oxidace a vystaví zadavateli tištěný a elektronický protokol podle manuálu výpočetního programu „CnHm 2.3“. Výpočetní program „CnHm 2.3“ je přílohou č.3 metodiky. 4.2.2 Referenční plynový obraz etalonu indikačních plynů samovznícení předmětného porubního bloku se podle manuálu zapíše do databáze tepelné oxidace výpočetního programu „CnHm 2.3“.

5. Vyhodnocení indikačních plynů samovznícení uhlí 5.1 Včasné zjišťování samovznícení uhlí 5.1.1 Pro včasné zjišťování samovznícení jsou vyhodnocovány indikační plyny samovznícení : •

•

Majoritní indikační plyny (mokré odběry vzorků): CO (oxid uhelnatý), CO2 (oxid uhličitý), CH4 (metan). Minoritní indikační plyny (suché odběry vzorků vzdušin): H2 (vodík). - Nasycené plynné uhlovodíky : C2H6 (etan),


55


C3H8 (propan), n-C4H10 (n-butan), i-C4H10 (i-butan). - Nenasycené plynné uhlovodíky : C2H4 (etylén), C3H6 (propylén), C2H2 (acetylén). 5.1.2 Pro vyhodnocení indikačních plynů samovznícení je určen výpočetní program „CnHm 2.3“. Hodnocení samovznícení se provede podle manuálu, který je součásti výpočetního programu, příloha č. 4 metodiky (viz příloha č. 6 závěrečné zprávy) . 5.1.3 Výpočetní program „CnHm 2.3“ umožňuje hodnotit stav samovznícení metodou „CO2/CO OKR“, metodou „HBZS Ostrava“ a metodou „CnHm“.

5.1.4 Výpočetní program „CnHm 2.3“ umožňuje hodnotit stav samovznícení způsobem „Jednotlivě“ a způsobem „Časový trend“. Způsobem „Jednotlivě“ se vyhodnocují samostatné vzorky důlního ovzduší. Způsobem „Časový trend“ se vyhodnocuje soubor vzorků důlního ovzduší za časové období. 5.1.5 Komunikaci vstupních dat s programem „CnHm 2.3“ lze použít manuální nebo elektronickou, prostřednictvím souboru dat formátu „*.csv, (odděleno čárkou)“ v implicitně nastaveném pořadí dat podle manuálu programu „CnHm 2.3“. 5.1.6 Kompatibilitu vstupních dat pro elektronickou komunikaci s programem „CnHm 2.3“ musí splňovat archivační program pro elektronickou evidenci záznamu vzorků důlního ovzduší podle odstavce 2.2.5 metodiky. 5.1.7 Stav samovznícení uhlí hodnocený programem „CnHm 2.3“ se posuzuje prostřednictvím grafických výstupů a tiskových protokolů na základě posouzení vývoje koncentrací indikačních plynů, objemového vývinu oxidu uhelnatého, hodnoty binárního ukazatele CO2/CO a teplot samovznícení indikovaných metodami „CO2/CO OKR“, „HBZS Ostrava“ a „CnHm“. 5.1.8 Dynamika samovznícení se posuzuje ve dvou fázích, ve fázi inkubační a rozvinuté. Doba inkubační fáze průměrně náchylného vzorků uhlí k samovznícení karvinských slojí činí 5 týdnů. Doba inkubační je definována časem od vytvoření optimálních podmínek pro vznik samovznícení po dosažení kritické teploty samovznícení. Doba rozvinuté fáze průměrně náchylného vzorku uhlí karvinské části OKR činí 1 týden. Je definována dobou nárůstu teploty ohniska samovznícení od kritické teploty samovznícení po dosažení teploty 350 oC. 5.1.9 Kritická teplota samovznícení uhlí karvinských slojí se nachází v intervalu 60 – 100 oC. Dosud ověřená průměrná hodnota kritické teploty uhlí karvinských slojí je 83 oC. 5.1.10 Pro určení parametrů náchylnosti uhlí k samovznícení a určení kritické teploty samovznícení se provádí laboratorní rozbor na náchylnost uhlí k samovznícení uhelného vzorku č. 3 odebraného v porubním bloku podle článku 4.1.2 metodiky. Laboratorní rozbor parametrů náchylnosti uhelného vzorku k samovznícení provede organizace určená státní báňskou správou. ___________________________________________________________________________________________________ Adamus, A., Šancer, J., Závěrečná zpráva projektu VaV ČBÚ č. 29/2003, VŠB-TUO, Ostrava, listopad 2005.

56


5.1.11 Pro hodnocení trendu inkubační fáze samovznícení je doporučeno sledovat vývoj hodnoty binárního ukazatele metody „CO2/CO OKR“. V případě poklesu hodnoty binárního ukazatele dochází k nárůstu teploty v ohnisku samovznícení a opačně. 5.1.12 Metoda „CO2/CO OKR“ poskytuje podhodnocené indikované teploty. Za dosažení průměrné kritické teploty samovznícení podle odstavce 5.1.9 lze považovat poměr binárního ukazatele CO2/CO = 65 , (tj. teplota 60 oC indikovaná metodou „CO2/CO OKR“). Hodnota binárního ukazatele CO2/CO = 10 a nižší indikuje již probíhající rozvinutou fází, kdy v průběhu několika dnů lze očekávat dosažení zápalné teploty uhlí v ohnisku samovznícení. 5.1.13 Metoda „HBZS Ostrava“ zapracovaná do výpočetního programu „CnHm 2.3“ (sloupcový diagram) indikuje průměrnou teplotu v ohnisku samovznícení. Metodu lze použít jen pro vyhodnocení vzorků důlního ovzduší odebraných v místě s možným ověřením objemového průtoku větru.

5.1.14 Ve vztahu k určení nejvyšší teploty v ohnisku poskytuje metoda podle odstavce 5.1.13 podhodnocené výsledky ve srovnání s metodou „CnHm“. 5.1.15 Metoda „CnHm“ je založena na srovnání hodnot vybraných poměrů indikačních plynů samovznícení obsažených v důlním ovzduší s hodnotami totožných poměrů indikačních plynů ověřených metodou tepelné oxidace. 5.1.16 Pro účely vyhodnocení indikačních plynů metodou „CnHm“ se použije předem vypracovaný referenční etalon indikačních plynů samovznícení uhlí podle kapitoly 4.2 metodiky. 5.1.17 V případech, kdy nebyl vypracován referenční plynový etalon indikačních plynů samovznícení uhlí podle kapitoly 4.2, použije se pro vyhodnocení plynový obraz indikačních plynů z databáze tepelné oxidace programu „CnHm 2.3“. Pro vyhodnocení se v těchto případech vybere z databáze plynový obraz indikačních plynů vzorku uhlí odebraného ze stejné sloje a místa nejblíže hodnocené lokalitě. 5.1.18 Pro vyhodnocení teploty samovznícení metodou CnHm lze využít libovolnou binární kombinaci indikačních plynů uvedených v odstavci 5.1.1, kterou zvolí uživatel programu. V rámci předvoleb v programu „CnHm 2.3“ je možné, aby si uživatel programu zvolil vhodnou sadu binárních ukazatelů a uložil ji pro pravidelné používání. 5.1.19 Program „CnHm 2.3“ obsahuje implicitně nastavenou, neměnnou sadu vhodných binárních ukazatelů, kterou lze zvolit pro vyhodnocení : CO2/CO CO/H2 CO2/C2H4 NECnHm /CO C2H6/C3H8 C2H6/C4H10 C2H6/C2H4 C2H4/ C3H6 ___________________________________________________________________________________________________ Adamus, A., Šancer, J., Závěrečná zpráva projektu VaV ČBÚ č. 29/2003, VŠB-TUO, Ostrava, listopad 2005.

57


C3H8/C2H4 C2H4/H2 NECnHm/H2 NACnHm/NECnHm Pozn.

NACnHm - součet nasycených plynných uhlovodíků, NECnHm - součet nenasycených plynných uhlovodíků.

5.1.20 Pro hodnocení inkubační fáze podle odstavce 5.1.8 jsou vhodné binární ukazatele obsahující indikační plyny uvolňující se v intervalu teploty do 83 oC. Jsou to především oxidy uhlíku (CO2, CO) a nižší nasycené uhlovodíky (C2H6, C3H8). Vhodnými binárními ukazateli inkubační fáze jsou CO2/CO, C2H6/C3H8. 5.1.21 Pro hodnocení rozvinuté fáze podle odstavce 5.1.8 jsou vhodné binární ukazatele obsahující indikační plyny, uvolňující se v intervalu nad 83 oC. Jsou zde zastoupeny jak oxidy uhlíku, tak především nenasycené plynné uhlovodíky (C2 H4, C3H6). Vodík je indikačním plynem relativně nestabilním, uvolňuje se zpravidla od teploty 90 oC a indikuje počátek rozvinuté fáze. Vhodnými binárním ukazateli rozvinuté fáze jsou CO/H2, NECnHm/CO, C2H6/C2H4, C2H4/H2, C2H4/C3H6. 5.1.22 Binární ukazatele, které mají v plynových obrazech tepelné oxidace parabolický, případně oscilující průběh indikují dvě i více hodnot teploty (vícenásobné průsečíky). V těchto případech je na uživateli, aby zvolil podle zkušeností reálnou indikovanou teplotu. Je doporučeno volit z vícenásobných indikovaných teplot nižší indikované teploty pro ukazatele obsahující oxidy uhlíku a vyšší teploty pro ukazatele obsahující nenasycené uhlovodíky. 5.1.23 Metoda CnHm poskytuje informaci o trendu teploty, nejvyšší teplotě v ohnisku samovznícení a o teplotní nehomogenitě ohniska. 5.1.24 Teplotu blízkou zápalné teplotě uhelné hmoty indukuje acetylén (C2H2) a relativně vysoká koncentrace propylénu (C3H6). 5.1.25 Plošný rozsah ohniska samovznícení lze hodnotit poměry indikačních plynů CO/H2, H2 /C2H4, CO/C2H4. Čitatel poměru představuje vždy plyn, uvolňující se za nižší teploty než plyn jmenovatele. Poměry uvedených plynů vyplývající z laboratorních rozborů tepelné oxidace, kdy teplota ověřovaného uhelného vzorku je vždy homogenní, činí v teplotním intervalu do 200 oC v průměru : CO/H2 H2 /C2H4 CO/C2H4

= 5 = 90 = 500

Provozní hodnoty blízké uvedeným hodnotám by měly signalizovat bodové ohnisko, zatím co vyšší hodnoty poměrů jsou na straně plošného samovznícení. Doporučuje se verifikovat předmětné ukazatele a vést evidenci vyhodnocení. 5.1.26 O vyhodnocení indikačních plynů podle kapitoly 5.1 metodiky se pořídí tiskový protokol výpočetním programem „CnHm 2.3“. Výsledky hodnocení podle článku 5.1.25 metodiky se uvedou v komentáři tiskového protokolu. Tiskový protokol se stane součástí dokumentace podle kapitoly 6.1 metodiky. ___________________________________________________________________________________________________ Adamus, A., Šancer, J., Závěrečná zpráva projektu VaV ČBÚ č. 29/2003, VŠB-TUO, Ostrava, listopad 2005.

58


5.1.27 Odběrová místa pro vyhodnocení podle článku 5.1.26 metodiky určí závodní dolu, popřípadě zaměstnanec určeným závodním dolu.

5.2 Vyhodnocení průběhu tlumení a likvidace samovznícení 5.2.1 Pro hodnocení průběhu likvidace samovznícení je určen výpočetní program „CnHm“. 5.2.2 Pro hodnocení průběhu likvidace samovznícení v uzavřeném požářišti lze využít metody „CO2/CO OKR“ a „CnHm“ obsažené v programu „CnHm“, avšak je nutno počítat se zkreslením výsledků vyplývající z odlišných podmínek ve kterých se ohnisko samovznícení vyskytuje, tj. uzavřený plynový režim ovlivněný ohniskem požáru a relativně dlouhodobým časovým faktorem působícím společně s dalšími ovlivňujícími faktory (pokles kyslíku, zpětná selektivní adsorpce plynů, rozpustnost plynů). 5.2.3 Z plynového obrazu uzavřeného požářiště nejrychleji mizí obsahy CO a H2. Tyto plyny následují nenasycené uhlovodíky. Nejpomaleji z plynového obrazu mizí nasycené plynné uhlovodíky, především etan. 5.2.4 Jednotlivé binární ukazatele vykazují buďto podhodnocené nebo nadhodnocené teploty : -

ukazatelé obsahující CO velmi rychle reagují poklesem po uzavření ohniska a převážně vykazují podhodnocené teploty a vyšší dynamiku poklesu, ukazatelé obsahující nižší nasycené uhlovodíky reagují pozvolně a vykazují vyšší teploty a nižší dynamiku poklesu teplot, při otevírání uzavřeného požářiště je vhodné věnovat pozornost stopovým koncentracím etylénu, které mohou být indikátorem relativně vysoké teploty ohniska.

5.2.5 Pro kontrolu kvality tlumení endogenního požáru v uzavřeném požářišti je doporučeno používat gradienty poklesů koncentrací indikačních plynů po uplynutí prvého týdne od uzavření požářiště : Vodík: Kyslík: Oxid uhelnatý: Acetylén: Propylén: Etylén: Propan: iButan: nButan: Etan:



Pokles koncentrace dílčího indikačního plynu je vztažen k maximální koncentraci předmětného plynu naměřené ve vzorcích plynů odebraných podle odstavce 1.4.11. Posouzení účinnosti uzavření endogenního požáru se provede podle přílohy č. 2 metodiky.


59


5.2.6 Pro vyhodnocení gradientů poklesu koncentrací indikačních plynů prvého týdne uzavření lze využít grafický výstup výpočetního programu „CnHm 2.3“, způsobu výpočtu „Časový trend“, grafu „Koncentrace plynů“. 5.2.7 Pokud pokles koncentrací sledovaných plynů v uzavřeném požářišti po prvém týdnu od uzavření odpovídá gradientům podle odstavce 5.2.5, je endogenní požár účinně tlumen. 5.2.8 Vzorky vzdušin z uzavřeného požářiště se odebírají v souladu s kapitolou 1.4 metodiky. 5.2.9 Vzorky odebrané z uzavřeného požářiště endogenního požáru podle odstavce 1.4.11 a 1.4.12 se analyzují na kyslík, oxid uhličitý, oxid uhelnatý, metan, vodík a plynné uhlovodíky. 5.2.10 Zpřístupnit důlní díla uzavřená z důvodu důlního požáru je možné jen tehdy, je-li prokázáno, že požár byl uhašen a nehrozí zjevné nebezpečí jeho obnovení. 5.2.11 Podmínkou pro zpřístupnění uzavřeného požářiště je vymizení nenasycených plynných uhlovodíků, včetně etylénu. 5.2.12 O vyhodnocení indikačních plynů podle kapitoly 5.2 metodiky se pořídí tiskový protokol výpočetním programem „CnHm 2.3“. Výsledky hodnocení podle článku 5.2.5 - 5.2.7 metodiky se uvedou v komentáři tiskového protokolu. Tiskový protokol se stane součástí dokumentace podle kapitoly 6.1 metodiky. 5.2.13 Odběrová místa pro vyhodnocení podle článku 5.2.12 metodiky určí závodní dolu, popřípadě zaměstnanec určený závodním dolu nebo vedoucím likvidace havárie.

6.

Dokumentace o zjišťování a kontrole průběhu likvidace samovznícení

6.1

Rozsah a způsob dokumentace samovznícení

6.1.1 Organizace vede záznamy podle obecně závazných předpisů. 6.1.2 Souběžně se záznamy podle článku 6.1.1 vede organizace komplexní dokumentaci o zjišťování a kontrole průběhu likvidace samovznícení. 6.1.3 Dokumentace vedena podle článku 6.1.2 musí obsahovat podrobné údaje o identifikaci organizace, identifikaci případu samovznícení, geologické situaci, technologii a dobývání (ražení), systému větrání, protiotřesové prevenci, vyhodnocení rizika vzniku samovznícení, protizáparové prevenci, záznamy rozborů plynů, hodnocení procesu samovznícení a dokumentaci průběhu likvidace samovznícení, včetně opatření, která byla použita při likvidaci samovznícení. 6.1.4 Pro zajištění jednotného postupu vedení komplexní dokumentace o zjišťování a kontrole průběhu likvidace samovznícení podle článku 6.1.3 musí být dokumentace vedena podle návodů uvedeném v příloze č.3 metodiky. 6.1.5

Komplexní dokumentace o zjišťování a kontrole průběhu likvidace samovznícení podle článku 6.1.2 se uchovává po dobu 10 let.


60


7. Doporučení k metodice Na základě dosavadních poznatků z OKR a ze zahraničí lze konstatovat, že dosud používané uvedené metody indikace teploty ohniska samovznícení nejsou metodami exaktními. Jde o odhad teploty, nikoliv o určení teploty. Interpretace především metody CnHm by měla být svěřena osobě v tomto směru zkušené, schopné odhadnout relativní důležitost jednotlivých, někdy protichůdných tendencí. Příznivý či nepříznivý vývoj jediného ukazatele není sám o sobě rozhodující. Na druhé straně, pokud se více kritérií vyvíjí ve stejném směru, pak je to zcela jistě silný indikátor tendence teploty, a to i kdyby se jiná kritéria vyvíjela rozdílně.


61


Příloha č. 1 (metodiky)

ROZBORY DŮLNÍCH PLYNŮ Důlní závod: Důlní dílo:

Způsob odběru: Analytická laboratoř:

t

Datum

čas

č. vzor.

místo odběru

1

2

3

4

tlak

QV 3

°C

Pa

m .min

5

6

7

CO2 -1

CH4

O2

CO

H2

C2H6

C2H4

C3H8 C2H2 iC4H10

C4H10

C3H6

QCO

%

%

%

ppm

%

ppm

ppm

ppm

ppm

ppm

ppm

ppm

l.min

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20


-1

CO2/CO Pozn.

21

22

62


Příloha č. 2 (metodiky) Hodnocení poklesů koncentrací indikačních plynů samovznícení a kyslíku sedmý den po uzavření požářiště Důlní závod :

Vodík Kyslík Oxid uhelnatý Acetylen Propylen Etylen Propan iButan nButan Etan

Důlní dílo:

Hráz :

Den uzavření:

Den hodnocení :

Kmax

K7

PKs standardní

PK7 ověřený

Vyhovuje

Plyn

1.

%/ppm 3.

%/ppm 4.

5.

6.

ANO/NE 7.

H2 O2 CO C2H2 C3H6 C2H4 C3H8 i-C4H10 n-C4H10 C2H6

0,99 0,95 0,96 0,96 0,78 0,77 0,70 0,69 0,64 0,58

PKs - standardní gradient poklesu koncentrací

Pozn. Do sloupce č. 6 se doplní výsledek dle následujícího vztahu: kde PK7 – ověřený gradient poklesu koncentrace plynu sedmý den po uzavření, K7 K7 – koncentrace plynu sedmý den po uzavření, PK 7 = (1 − ) K – maximální koncentrace naměřená v průběhu sedmi dnů uzavření. max K max


63


Příloha č. 3 (metodiky) Návod na vedení komplexní dokumentace o zjišťování a kontrole průběhu likvidace samovznícení Tento návod je vydán pro zajištění jednotného postupu vedení dokumentace o zjišťování a kontrole průběhu likvidace samovznícení (dále jen návod). Dokumentace musí obsahovat níže specifikované položky.

1. Identifikace organizace a případu samovznícení 1.1 1.1.1 1.1.2 1.1.3 1.2 1.2.1 1.2.2 1.3. 1.3.1 1.4. 1.4.1

Identifikace organizace. Obchodní název organizace. Adresa organizace. Adresa důlního závodu. Identifikace důlního pracoviště. Dobývací prostor. Kra, sloj, číslo důlního díla. Identifikace samovznícení. Číslo samovznícení včetně souladu čísla samovznícení s číslem v knize důlních požárů. Časové údaje o samovznícení. Včasné zjištění samovznícení (datum výskytu CO, datumy překročení stanovených limitů 10 ppm CO, 30 ppm CO, objemového vývinu CO 10 l/min, hranice objemového vývinu CO stanovené pro běžný režim porubu). 1.4.2 Rozvinutá fáze samovznícení (datum výskytu vybraných indikačních plynů - etylénu, vodíku, propylénu, acetylénu). 1.4.3 Tlumení samovznícení (datum a specifikace účinných protizáparových opatření - inertizace dusíkem, zaplavení aj., datum prostorového uzavření). 1.4.4 Opakované zpřístupnění a prostorové uzavření endogenního požáru (datum zpřístupnění a opakovaného prostorového uzavření včetně časových údajů uvedených v článcích 1.4.1 1.4.3 návodu).

2. Geologická situace 2.1

Mapa oblasti porubu (ražby) v měřítku 1:2000 s vyznačením linií tektonických poruch, demarkací, sousedních důlních děl, vydobytých porubů, uzavíracích hrází, linií hran výrubů nadložních slojí do mezislojové vzdálenosti předpokládané komunikace stařinné atmosféry. 2.2 Charakteristika sloje (popis, hloubka uložení, úklon sloje, mocnost sloje celková a dobývaná, plánované ponechávání uhlí, strop, počva, proplástky, proslojky v nadloží aj.). 2.3 Geologický profil nadloží do vzdálenosti 5-ti násobku mocnosti sloje (geologický profil vrtu) v oblasti porubního bloku (ražby). 2.4 Anomálie uložení uhelné sloje (tektonické poruchy, erozivní výmoly). 2.5 Plynonosnost, plynodajnost sloje. 2.6 Jakost uhlí (výsledky chemické analýzy a mechanické zkoušky). 2.6.1 Obsah vody (analytický), Wa [%]. 2.6.2 Popel (bez obsahu vody), Ad [%]. ___________________________________________________________________________________________________ Adamus, A., Šancer, J., Závěrečná zpráva projektu VaV ČBÚ č. 29/2003, VŠB-TUO, Ostrava, listopad 2005.

64


2.6.4 Prchavá hořlavina (bez vody a popela), 2.6.4 Pevnost v prostém tlaku, 2.6.5 Výskyt kyzů a pyritu.

Vdaf σp

[%]. [MPa].

3. Technologie, dobývání (ražení). 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5

3.6

3.7

Situační mapa oblasti v měřítku 1:2000 s vyznačeným postupem porubu (ražby). Dobývací (razící) metoda. Typ technologického vybavení, výztuž, kombajn (razící stroj). Profil výchozí porážky, orientace výchozí prorážky (na demarkaci, podél celíku – narušeného, nenarušeného, ošetření uhelného pilíře, výztuž, vypleněna, nevypleněna). Úvodní, výdušná chodba porubu, profil, vyraženo podél celíku (jeho mocnost a rozrušení), tektonické poruchy, použita od předchozího porubu, způsob likvidace za porubem, plenění výztuže. Způsob dobývání porubu - dovrchní, úpadní, směrné, úklon, ponechávání technologické lávky při dobývání (strop, počva) a její mocnost, délka porubní stěny, prodloužení, zkrácení v průběhu směrného postupu, kategorie nadloží a charakter závalu, datum zahájení těžby, projektovaný a skutečný měsíční postup, plánované a skutečné prostoje, relativní exhalace CH4. Projektovaná a prováděná degazace.

4. Systém větrání a protiotřesová prevence 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7

4.8 4.9

Systém větrání s vyznačením v mapě se zakreslením větrních objektů. Výsledky měření průtoku větrů v PVP, ztráty větrů závalem. Způsoby utěsňování závalu, vyznačení větrních přepážek pořizovaných na zálomové hraně (izopěnové hráze) do mapové dokumentace článku 4.1. Opatření ke snížení tlakového namáhání závalu (ejektory, FLT). Analýza možnosti komunikace větrů v horizontálním i vertikálním směru (se stařinami i s jinými pracovišti – výsledky měření pomocí SF6). Provádění protiotřesové prevence, metody, termíny, lokalizace. Vyznačení odběrových míst odběrů vzorků důlního ovzduší podle kapitoly 1. metodiky a rozmístění čidel kontinuálních analyzátorů CO (CO2) podle kapitoly 3. metodiky do mapové dokumentace uvedené v článku 4.1 návodu. Výsledky rozborů vzorků důlního ovzduší podle odběrových míst uvedených v článku 4.7 návodu od zahájení dobývání zaznamenaných na tiskopisu podle přílohy č.1 metodiky. Hodnocení ukazatelů větrání a plynodajnosti porubu (porovnávací tabulka OPD a skutečné hodnoty).

5. Zhodnocení rizika vzniku samovznícení a protizáparová prevence 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5

Stanovení míry nebezpečí vzniku samovznícení „M “ podle OPD a specifikace stanovení na dílčí hodnotící ukazatele. Výsledek stanovení náchylnosti uhlí k samovznícení podle článku 5.1.10 metodiky (včetně místa a data odběru vzorku uhlí a laboratoře kde bylo stanovení provedeno). Výsledek laboratorního určení kritické teploty uhlí podle článku 5.1.10 metodiky. Záznam o vypracování referenčního plynového etalonu indikačních plynů samovznícení podle kapitoly 4.2 metodiky. Navržená a realizovaná protizáparová opatření.


65


6. Hodnocení procesu samovznícení 6.1 6.2 6.3 6.4

6.5 6.6 6.7 6.8 6.9

První příznaky záparu (datum, způsob zjištění). Lokalizace ohniska samovznícení. Příčina samovznícení. Vyznačení odběrových míst odběrů vzorků důlního ovzduší určených podle kapitoly 1. metodiky a rozmístění čidel kontinuálních analyzátorů CO (CO2) podle kapitoly 3. metodiky do mapové dokumentace. Výsledky rozborů vzorků důlního ovzduší odběrových míst podle článku 6.4 návodu, vedených na tiskopise podle přílohy č.1 metodiky. Hodnocení vývoje indikačních plynů samovznícení uhlí podle kapitoly 5.1 metodiky a článků 5.1.26 a 5.1.27 metodiky. Hodnocení vývoje indikačních plynů samovznícení podle článku 6.5 návodu musí obsahovat časové údaje podle článku 1.4.1 návodu. Výsledky vyhodnocení vývoje koncentrací CO (CO2) kontinuálních analyzátorů podle kapitoly 3. metodiky. Součástí dokumentace musí být kopie zápisů z jednání protizáparové komise a souvisejících řídicích aktů vedení organizace.

7. Dokumentace průběhu likvidace samovznícení 7.1 7.2

7.3 7.4 7.5 7.6 7.7 7.8

Popis situace, nárůst CO a zahájení odběru suchých vzorků podle článku 1.4.6 metodiky. Vyznačení odběrových míst odběrů vzorků důlního ovzduší určených podle kapitoly 1. metodiky a rozmístění čidel kontinuálních analyzátorů CO (CO2) podle kapitoly 3. metodiky do mapové dokumentace. Výsledky rozborů vzorků důlního ovzduší odběrových míst podle článku 7.2 návodu, vedených na tiskopise podle přílohy č.1 metodiky. Hodnocení vývoje indikačních plynů samovznícení uhlí podle kapitoly 5.2 metodiky a článků 5.2.12 a 5.2.13 metodiky. Hodnocení vývoje indikačních plynů samovznícení podle článku 7.4 návodu musí obsahovat časové údaje podle článku 1.4.1 a 1.4.2 návodu. Výsledky vyhodnocení vývoje koncentrací CO (CO2) kontinuálních analyzátorů podle kapitoly 3. metodiky. Mapa s vyznačením izopěnových hrází, vyústění inertizačního potrubí a potrubí pro dusíkovou pěnu. Dokumentace opatření k útlumu samovznícení uložených obecně závaznými předpisy, včetně ostatních přijatých opatření, zejména : a) nepřetržitý provoz a zvýšený postup, b) inertizace dusíkem (místo vypouštění, průtok), c) zaplavování závalu popílkem, vodou (časový údaj, objemy), d) napouštění dusíkové pěny (místa a čas vypouštění, objemy), e) změna způsobu větrání, instalace lutnových tahů aj., f) stavba těsnících hrází a utěsňování závalu izopěnou, g) aplikace izolačních hmot v přístupných místech, h) použití foukacího lutnového tahu, FLT (datum zřízení, schéma umístění včetně vyústění v PVP, objemový průtok), i) použití odsávacího lutnového tahu, OLT (datum zřízení, schéma umístění včetně vyústění v PVP, objemový průtok, koncentrace plynů, zejména CO, CH4 a ostatních indikačních plynů samovznícení), j) uzavření požářiště (postup uzavření, uzavírací hráze, vyznačení v mapové


66


7.9

7.10

dokumentaci). V případech zdolávání endogenního požáru prostorovým uzavřením se v dokumentaci uvede hodnocení účinnosti likvidace endogenního požáru podle článků 5.2.5 - 5.2.9 a přílohy č. 2 metodiky. Součástí dokumentace musí být kopie souvisejících rozhodnutí státní báňské správy, příkazů vedoucího likvidace havárie a zápisů z jednání havarijní komise.


67


Příloha č. 8

Návrh právního předpisu o dokumentaci vedené organizací o zjišťování a kontrole průběhu likvidace samovznícení uhlí

Číslování příloh návrhu právního předpisu neodpovídá číslování předložené závěrečné zprávy.


68


Návrh právního předpisu o dokumentaci vedené organizací o zjišťování a kontrole průběhu likvidace samovznícení uhlí

státní báňská správa stanoví podle § 6 odst. 6 písm. a) zákona České národní rady č. 61/1988 Sb. , o hornické činnosti, výbušninách a o státní báňské správě:

§1 (1) Tento právní předpis stanoví v souladu s právem Evropských společenství 1a) podmínky vedení dokumentace o zjišťování a kontrole průběhu likvidace samovznícení v organizacích, které podléhají vrchnímu dozoru státní báňské správy a při své činnosti provádějí odběry a rozbory vzorků důlního ovzduší a stálou kontrolu koncentrace oxidu uhelnatého kontinuálními analyzátory pro zjišťování a kontrolu průběhu likvidace samovznícení a vedou dokumentaci o zjišťování a kontrole průběhu likvidace samovznícení uhlí 1).

§ 2 Výklad pojmů (1) Pro účely tohoto právního předpisu se považují za a) včasné zjišťování samovznícení - činnost v rámci protizáparové prevence vedoucí k určení existence procesu samovznícení uhlí v jeho inkubační fázi, b) indikační plyny samovznícení uhlí - plyny, které se uvolňují při oxidaci uhelné hmoty a jsou měřeny a vyhodnocovány pro účely včasného zjišťování samovznícení a jeho tlumení, CO (oxid uhelnatý), CO2 (oxid uhličitý), CH4 (metan), H2 (vodík), C2H6 (etan),C3H8 (propan), n-C4H10 (nbutan), i-C4H10 (i-butan), C2H4 (etylén), C3H6 (propylén), C2H2 (acetylén).

§ 3 Dokumentace o zjišťování samovznícení uhlí (1) O výsledcích rozborů důlního ovzduší odebraných podle 1) pro účely včasného zjišťování samovznícení vede organizace písemné nebo elektronické záznamy podle přílohy č.1. (2) Do evidenčního záznamu vzorků důlního ovzduší podle přílohy č. 1 se zapíši výsledky analýz indikačních plynů samovznícení uhlí neprodleně po plynové analýze, včetně vypočítaných položek. (3) Do sloupce č.20 přílohy č. 1 se zapíše objemový vývin oxidu uhelnatého. Hodnota zapisovaná do sloupce č. 20 je součinem hodnot sloupců č. 7 a č. 11. a konstanty 0,001. Do sloupce č. 21 ___________________________________________________________________________________________________ Adamus, A., Šancer, J., Závěrečná zpráva projektu VaV ČBÚ č. 29/2003, VŠB-TUO, Ostrava, listopad 2005.

69


přílohy č. 1 se zapíše hodnota binárního ukazatele CO2/CO. Hodnota zapisovaná do sloupce č. 21 je podílem hodnot sloupců č. 8 a č. 11. Výsledek podílu je násoben konstantou 10 000. (4) Při odběru vzorku důlního ovzduší ve větraných důlních dílech a v lutnovém tahu separátního větrání musí být měřen objemový průtok větrů v místě odběru vzorku důlního ovzduší. Objemový průtok musí být zaznamenán do sloupce č. 7 přílohy č. 1. (5) V odůvodněných případech se v místě odběru vzorku důlního ovzduší měří teplota a zaznamená se do sloupce č. 5 přílohy č. 1. (6) Do slupce č. 22 přílohy č. 1 se zapisují související poznámky. Organizace musí do sloupce č. 22 zaznamenat objemový průtok dusíku při inertizaci ovlivňující vývin zaznamenaných indikačních plynů. (7) Organizace vede elektronický záznam koncentrací oxidu uhelnatého trvale měřených kontinuálními analyzátory podle 1) . (8) Pro včasné zjišťování samovznícení musí organizace vyhodnocovat vývin oxidu uhelnatého, zvláště koncentrací měřených kontinuálními analyzátory a výsledky rozborů plynů důlního ovzduší odebíraných podle 2). (9) Organizace musí vytvářet podmínky pro využití dokumentace o zjišťování samovznícení pro účely hodnocení teploty ohniska samovznícení dostupnými metodami.

§ 4 Dokumentace o tlumení samovznícení uhlí (1) O výsledcích rozborů důlního ovzduší odebraných podle 1) pro účely sledování tlumení samovznícení vede organizace písemné nebo elektronické záznamy podle přílohy č.1. Záznamy se vedou podle znění § 3, odst. 2 - 7 tohoto předpisu. (2) Při odběru vzorku důlního ovzduší z uzavřeného prostoru se zaznamená také tlak důlního ovzduší v uzavřeném prostoru. Naměřená hodnota tlaku se zapíše do sloupce č. 6 přílohy č. 1. (3) Pro účely zjišťování tlumení samovznícení musí organizace vyhodnocovat vývin oxidu uhelnatého, zvláště z koncentrací měřených kontinuálními analyzátory a výsledky rozborů plynů důlního ovzduší odebíraných podle 2) a 3). (4) Organizace musí vytvářet podmínky pro využití dokumentace o tlumení samovznícení pro účely hodnocení teploty ohniska samovznícení dostupnými metodami. (5) Pro účely vyhodnocení účinnosti tlumení endogenního požáru prostorovým uzavřením je doporučeno vést záznamy vyhodnocení poklesu koncentrací indikačních plynů samovznícení uhlí a kyslíku v uzavřeném požářišti. Pokles koncentrací indikačních plynů samovznícení a kyslíku v uzavřeném požářišti se hodnotí pomocí gradientů a tabulky uvedené v příloze č. 2.


70


§ 5 Elektronické záznamy (1) Pro elektronické záznamy musí být používány výpočetní programy schválené státní báňskou správou (dále jen výpočetní program). (2) Výpočetní program nesmí umožňovat zpětnou editaci uložených dat. (3) Hodnoty měřené kontinuálními analyzátory musí být archivovány s maximálním intervalem 1 minuty s jednoznačným časovým a prostorovým přiřazením měřícího místa. Archivovaná data musí být zálohována. Organizace musí vést dokumentaci o rozmístění měřících čidel. (4) Písemné evidenční záznamy vzorků důlního ovzduší nemusí být vedeny, pokud výpočetní program pro elektronické záznamy zabezpečuje dvojí nezávislou archivaci dat a umožní tisk evidenčních záznamů. (5) Výpočetní programy musí umožňovat hodnotové a grafické zobrazení a tisk vývoje koncentrací indikačních plynů samovznícení uhlí, kyslíku a binárního ukazatele CO2 /CO za posledních 24 hodin a za časový úsek volený uživatelem. (6) Hodnotové a grafické zobrazení a tisk podle odstavce 5) musí obsahovat vymezení překročení limitu 0.001 % CO, 0.003 % CO, 0.013 CO, vývinu CO 10 l/min, hranice vývinu CO v l/min podle 4) , hodnotu binárního ukazatele CO2 /CO = 65 a 10. (7) Hodnotové a grafické zobrazení a tisk podle odstave 5) a 6) musí být trvale vyvedeno a zpřístupněno na centrálním řídícím stanovišti organizace se signalizací překročení limitních hodnot.

§ 6 Vyhodnocení dokumentace (1) Organizace vypracuje zprávu o výsledcích prošetření samovznícení, která musí obsahovat především mapovou dokumentací předmětné oblasti, záznamy rozborů plynů, opatření, která byla použita při likvidaci samovznícení a pod. (2) Pro účely prošetření samovznícení vede organizace komplexní dokumentaci o zjišťování a kontrole průběhu likvidace samovznícení. Rozsah a způsob vedení komplexní dokumentace o zjišťování a kontrole průběhu likvidace samovznícení je stanovena v metodických postupech.

§ 7 Uchovávání záznamů a předkládání záznamů státní báňské správě (1) Písemné a elektronické evidenční záznamy rozborů vzorků důlního ovzduší a záznamy koncentrací plynů trvale měřených kontinuálními analyzátory a provozní dokumentace obsahující rozmístění jednotlivých čidel kontinuálních analyzátorů musí být uchovávána nejméně po dobu 2 let. (2) Zprávu o výsledcích prošetření samovznícení uchovává organizace po dobu 10 let.


71


(2) Evidenční záznamy rozborů vzorků důlního ovzduší musí být předkládány obvodnímu báňskému úřadu do konce měsíce následujícího po provedení měření a rozborů. (3) Organizace musí zpřístupnit státní báňské správě výpočetní programy pro archivaci a vyhodnocování indikačních plynů samovznícení, včetně archivovaných dat a vyhodnocovacích funkcí. Organizace je povinna pořídit a předložit státní báňské správě výpisy archivovaných dat a jejich vyhodnocení podle pokynů pracovníků státní báňské správy. (4) Organizace je povinna předložit státní báňské správě zprávu o výsledcích prošetření samovznícení.

§ 7 Závěrečná ustanovení (1) Tento předpis nabývá účinnosti 1. měsíce, 200n. (2) Znění § 5 a § 6 tohoto předpisu nabývá účinnosti 1. měsíce, 200(n+2).

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------1) Vyhláška ČBÚ 22/1989 Sb. (včetně navržené změny, pozn. autora návrhu) 1a) Směrnice Rady 92/104/EHS o minimálních požadavcích na zlepšení bezpečnosti a ochrany zdraví zaměstnanců v povrchovém a hlubinném těžebním průmyslu. 2) § 110, odst. 1, vyhlášky ČBÚ 22/1989 Sb. (včetně navržené změny, pozn. autora návrhu) 3) § 191, odst. 2, vyhlášky ČBÚ 22/1989 Sb. (včetně navržené změny, pozn. autora návrhu) 4) § 187, odst. 4, vyhlášky ČBÚ 22/1989 Sb. (včetně navržené změny, pozn. autora návrhu)


72


Příloha č. 1 (návrhu předpisu)

ROZBORY DŮLNÍCH PLYNŮ Důlní závod: Důlní dílo:

Způsob odběru: Analytická laboratoř: t

Datum

čas

č. vzor.

místo odběru

1

2

3

4

tlak

QV 3

°C

Pa

m .min

5

6

7

CO2 -1

CH4

O2

CO

H2

C2H6

C2H4

C3H8 C2H2 iC4H10

C4H10

C3H6

QCO

%

%

%

ppm

%

ppm

ppm

ppm

ppm

ppm

ppm

ppm

l.min

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20


-1

CO2/CO Pozn.

21

22

73


Příloha č. 2 (návrhu předpisu) Gradienty poklesů koncentrací indikačních plynů samovznícení uhlí a kyslíku endogenního požárů likvidovaného prostorovým uzavřením Účinnost tlumení endogenního požáru likvidovaného prostorovým uzavřením lze posoudit podílem poklesu koncentrací indikačních plynů samovznícení uhlí a kyslíku v sedmém dni po prostorovém uzavření endogenního požáru podle následujících gradientů PK (Pokl.Konc.) : Vodík: Kyslík: Oxid uhelnatý: Acetylen: Propylen: Etylen: Propan: iButan: nButan: Etan:



Pokles koncentrace dílčího indikačního plynu a kyslíku je vztažen k maximální koncentraci předmětného plynu naměřené ve vzorcích plynů odebraných v prvém týdnu po uzavření podle 3). Gradienty byly stanoveny pro uzavřené požářiště tlumené dodatečnou inertizací dusíkem a po vynásobení konstantou 100 odpovídají hodnoty gradientů procentuálnímu vyjádření poklesu koncentrací. Do sloupce č. 6 tabulky se uvede hodnota dle následujícího vztahu:

PK 7 = (1 − kde

PK7 K7 Kmax

Důlní závod :

K7 ) K max

– ověřený gradient poklesu koncentrace plynu sedmý den po uzavření, – koncentrace plynu sedmý den po uzavření, – maximální koncentrace naměřená v průběhu sedmi dnů uzavření. Důlní dílo:

Hráz :

Den uzavření:

Kmax

K7

%/ppm 3.

%/ppm 4.

Plyn

1. Vodík Kyslík Oxid uhelnatý Acetylen Propylen Etylen Propan iButan nButan Etan

H2 O2 CO C2H2 C3H6 C2H4 C3H8 i-C4H10 n-C4H10 C2H6

PKs standardní 5. 0,99 0,95 0,96 0,96 0,78 0,77 0,70 0,69 0,64 0,58

Den hodnocení :

PK7 ověřený 6.

Vyhovuje ANO/NE 7.

PKs – standardní gradient poklesu koncentrace

Pokud poklesy koncentrací sledovaných plynů v uzavřeném požářišti po prvém týdnu od uzavření odpovídají uvedeným gradientům je endogenní požár účinně tlumen. -------------------------------------------------------------------------------------------------------------3)

§ 191, odst. 2, vyhlášky ČBÚ 22/1989 Sb. (po navržené novelizaci, pozn. autora návrhu)


74



75

VŠB Technická univerzita Ostrava

Recommend Documents