VŠB-TU OSTRAVA, FAKULTA HORNICKO-GEOLOGICKÁ. Program výzkumu a vývoje Českého báňského úřadu:

VŠB-TU OSTRAVA, FAKULTA HORNICKO-GEOLOGICKÁ

Program výzkumu a vývoje Českého báňského úřadu:

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

Projekt č. 17/2002

“Dynamika výstupů důlních plynů z podzemních prostor uzavřených dolů“. Zpráva o výsledcích řešení ukončené etapy, včetně doplňků

Zpracovat návrh doplnění, popř. úpravy právních předpisů, zpracovat interní metodiku k posuzování staveb a zařízení v chráněném ložiskovém území z hlediska výstupů plynů Teoretické zdůvodnění limitů dynamiky výstupů metanu pro klasifikaci stavebních pozemků Doplnění úkolu č.6. bodu 2.1.1 ve smyslu zápisu z 2. kontrolního dne 15.7.2003 č.j.2386/03/1 „Doplnění matematického modelu dynamiky výstupů plynů z podloží o vyvození matematických vztahů a stanovení časového průběhu tlaku plynů v nadloží v závislosti na velikosti skokové změny tlaku v posuzovaném intervalu 50-500 Pa. Smlouva č. 3784/02 Uzavřená dne 29.11.2002 Poskytovatel: Příjemce:

Český báňský úřad, Praha VŠB-TU Ostrava, Hornicko-geologická fakulta

Ostrava, prosinec 2003

Úvod Předkládaná zpráva byla vypracována na základě smlouvy č.3784/02 uzavřené dne 29.11.2003 v rámci zákona č. 130/2002 Sb ze dne 14. března 2002 o podpoře výzkumu a vývoje z veřejných prostředků. Předmětem smlouvy uzavřené mezi poskytovatelem-Českým báňským úřadem v Praze a příjemcem-VŠB-TU Ostrava, Hornicko-geologickou fakultou je 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 prostor podle projektu č. 17/2002 “Dynamika výstupů důlních plynů z podzemních prostor uzavřených dolů“. V souladu s předmětem řešení projektu obsaženým ve smlouvě a obsahovou náplní jednotlivých etap specifikovanou v Příloze č. 1 k výše uvedené smlouvě, obsahuje předkládaná zpráva výsledky etap podle bodů 9 řešených a ukončených v období IV. čtvrtletí 2003 včetně doplňku, tj.:

Zpracovat návrh doplnění, popř. úpravy právních předpisů, zpracovat interní metodiku k posuzování staveb a zařízení v chráněném ložiskovém území z hlediska výstupů plynů

Teoretické zdůvodnění limitů dynamiky výstupů metanu pro klasifikaci stavebních pozemků Doplnění úkolu č.6. bodu 2.1.1 ve smyslu zápisu z 2. kontrolního dne 15.7.2003 č.j.2386/03/1 „Doplnění matematického modelu dynamiky výstupů plynů z podloží o vyvození matematických vztahů a stanovení časového průběhu tlaku plynů v nadloží v závislosti na velikosti skokové změny tlaku v posuzovaném intervalu 50-500 Pa.

2

9. Zpracovat návrh doplnění, popř. úpravy právních předpisů, zpracovat interní metodiku k posuzování staveb a zařízení v chráněném ložiskovém území z hlediska výstupů plynů. 9.1 Inventarizace dotčených právních předpisů Problematiky posuzování staveb a zařízení v chráněném ložiskovém území se týkají následující právní předpisy, jejichž přímo související části jsou citovány: a) Zákon č. 44/1988 (Horní zákon ) v platném znění §19 Povolování staveb v chráněném ložiskovém území (1)

Povolení staveb a zařízení v chráněném ložiskovém území, které nesouvisí s dobýváním výhradního ložiska, může orgán příslušný podle zvláštních předpisů10 jen se souhlasem ministerstva životního prostředí České republiky po projednání s obvodním báňským úřadem

(2)

Souhlas ministerstva životního prostředí české republiky podle odstavce 1 si vyžádá orgán příslušný pro povolování staveb a zařízení. Žádost o povolení stavby a zařízení musí žadatel doložit vyjádřením organizace spolu s návrhem podmínek ochrany výhradního ložiska.

_________________________________________________________________ 10

§117 až 121 zákona č. 50/1976 Sb.

b) Zákon 50/76 Sb. Zákon o územním plánování a stavebním řádu (stavební zákon) byl do srpna 2003 změněn zákony č. 137/1982 Sb., č. 103/1990 Sb., č. 425/1990 Sb., č. 519/1991 Sb., č. 262/1992 Sb., č. 43/1994 Sb., č. 19/1997 Sb., č. 83/1998 Sb., č. 132/2000 Sb., č. 151/2000 Sb., č. 239/2000 Sb., č. 59/2001 Sb., č.254/2001 Sb., č. 320/2002 Sb., č. 422/2002 Sb.,a třemi nálezy Ústavního soudu, které byly vyhlášeny ve sbírce zákonů pod č. 95/2000 Sb., č. 96/2000 Sb. a č. 405/2002 Sb. §55 (1) Stavební povolení se vyžaduje, pokud tento zákon a prováděcí předpisy k němu nebo zvláštní předpisy nestanoví jinak, u staveb všeho druhu bez zřetele na jejich stavebně technické provedení, účel a dobu trvání; stavební povolení se vyžaduje též u změn dokončených staveb.

3

§58 Žádost o stavební povolení (1) Žádost o stavební povolení spolu s předepsanou dokumentací podává stavebník u stavebního úřadu. c) Vyhláška č. 132/1998, kterou se provádějí některá ustanovení stavebního zákona §18 (1) Projektová dokumentace stavby (projekt) , která se předkládá ke stavebnímu řízení , obsahuje zejména: a) souhrnnou zprávu s údaji doplňujícími základní údaje o stavbě uvedené v žádosti o stavební povolení a s informace o výsledku provedených průzkumů a měření a splnění podmínek rozhodnutí o umístění stavby, bylo-li vydáno; dále musí být ze zprávy dostatečně zřejmé . . (6) Údaje o dodržení podmínek pro navrhování objektů na poddolovaném území (7) Údaje o dodržení požadavků stanovených zvláštními předpisy

9.2 Zpracování návrhu doplnění, případně úpravy právních předpisů 9.3 Zpracování interní metodiky k posuzování staveb a zařízení v chráněném ložiskovém území z hlediska rizika výstupů plynů Návrh legislativního zajištění realizace výstupu projektu č. 17/2002 „Dynamika výstupů důlních plynů z podzemních prostor uzavřených dolů“ tj.: Návrh vyhlášky ČBÚ, kterou se stanoví podmínky posuzování území, pozemků a staveb a zařízení z hlediska výstupů plynů-návrh interní metodiky k posuzování staveb a zařízení v chráněném ložiskovém území z hlediska nebezpečí výstupů plynů 1. Úvod Návrh doplnění popřípadě úpravy právních předpisů a interní metodiky k posuzování staveb a zařízení v chráněném ložiskovém území z hlediska nebezpečí výstupů plynů je legislativním výstupem projektu č. 17/2002, který byl zpracován formou návrhu novelizace §19 Zákona č. 44/1988 Sb. a formou návrhu vyhlášky ČBÚ. Tímto návrhem vyhlášky ČBÚ se stanoví podmínky posuzování území, pozemků a staveb a zařízení z hlediska výstupů plynů, tento návrh je přiložen. Závěrečná zpráva k projektu č. 17/2002 obsahuje teoretická východiska a jejich verifikaci měřením v terénu a jsou tak zdůvodněny a podloženy navrhované legislativní úpravy.

4

2. Obecně K nekontrolovatelným výstupům důlních plynů na povrch ze starých důlních děl a z utlumovaných, likvidovaných a uzavřených plynujících dolů může dojít v chráněném ložiskovém území a dobývacích prostorech utlumovaných, likvidovaných a uzavřených plynujících dolů. Tento jev je nebezpečný zejména v oblastech s povrchovou zástavbou při kontaktu stavby s podložím a v případě kanalizačních a inženýrských sítí, kde může dojít k nahromadění výbušných nebo dusivých plynů v prostorách stavby a po iniciaci k jejich případné explozi nebo k vytěsnění kyslíku z ovzduší a vzniku nedýchatelné atmosféry. Výbušnou složkou důlních plynů je metan, jehož výbušnost ve směsi se vzduchem se pohybuje v rozmezí 5-14 % za přítomnosti kyslíku min.12 % (je-li inertním plynem N2) nebo 14.6% (je-li inertním plynem CO2). Metan obsažený v důlních plynech vystupujících z uzavřených dolů se obvykle nenachází ve výbušné směsi v důsledku nedostatku kyslíku. Výbušná směs může nastat po smísení důlních plynů se vzduchem po průniku do prostorů staveb, kde je možná akumulace důlních plynů. Aby mohlo dojít k výbuchu směsi plynů musí tato se nacházet v koncentraci odpovídající výbušném rozmezí a dále musí dojít k iniciaci, tj. dodání energie k nastartování chemické reakce-výbuchu. Tato iniciace v případě staveb může být zejména elektrickým zařízením a otevřeným ohněm nebo mechanickou jiskrou a případně dalšími způsoby. Dalším rizikem plynoucím z výstupů důlních plynů do staveb je vznik ovzduší neodpovídajícího hygienickým předpisům zejména z hlediska obsahu metanu a oxidu uhličitého. Existence nebezpečí vyplývajícího z nekontrolovatelných výstupů důlních plynů na povrch byla potvrzena řadou mimořádných událostí v oblasti dobývacích prostorů utlumovaných, likvidovaných a uzavřených dolů a starých důlních děl v OKR. 2. Současný právní rámec Povolování staveb a zařízení v chráněném ložiskovém území je upraveno §19 zákona č. 44/1998 Sb., v platném znění (Horní zákon), kde však není řešena problematika potřebná pro rozhodování státní báňské správy v oblasti jejich kompetencí v území s ukončenou hornickou činností s nebezpečím výstupů důlních plynů, tj.: a)

b) c)

vymezení území s výstupem důlních plynů, stanovení stupně nebezpečí výstupu důlních plynů a posuzování nebezpečí výstupů důlních plynů na stavebním pozemku, postup měření a hodnocení nebezpečí výstupů důlních plynů na území dobývacího prostoru, kde byla hornická činnost ukončena. posuzování staveb a zařízení z hlediska nebezpečí výstupů důlních plynů v chráněném ložiskovém území

3. Návrh právní úpravy Navrhovaná právní úprava umožňuje posoudit a hodnotit nebezpečí nekontrolovatelných výstupů důlních plynů na povrch a řešit negativní důsledky ukončené hornické činnosti v chráněném ložiskovém území stanovením potřebných ochranných opatření k zabezpečení obecného zájmu, zejména zajištění ochrany zdraví a života občanů na území s výstupy důlních plynů.

5

Předkládaný návrh právní úpravy vychází ze základní zásady zabezpečit komplexní ochranu proti výstupům důlních plynů na povrch na území s ukončenou hornickou činností v návaznosti na stávající požadavky stanovené zákonem č. 44/1988 Sb., v platném znění a č. 61/1988 Sb. v platném znění na povolování staveb a zařízení v chráněném ložiskovém území, zajišťování nebo likvidaci starých důlních děl a jejich následků a povolování a stanovení podmínek k zajišťování a likvidaci důlních děl. Proto návrh ponechává v působnosti SBS i řešení problematiky spojené s výstupem důlních plynů na povrch. Výše uvedenou problematiku řeší předkládaný návrh novelizace ustanovení §19 zákona č. 44/1998 Sb. kterým se stanoví postup při povolování staveb a zařízení v chráněném ložiskovém území a v území s ukončenou hornickou činností a návrh vyhlášky ČBÚ, jímž se stanoví podmínky posuzování území, pozemků, staveb a zařízení z hlediska nebezpečí výstupů důlních plynů na povrch. Návrh vyhlášky v prvé části stanoví předmět úpravy a výklad pojmů, v části druhé jsou uvedeny požadavky na stanovení a hodnocení nebezpečí výstupů důlních plynů na povrch. Základním dokumentem na základě něhož se stanoví území s nebezpečím výstupů plynů je mapa kategorizace území, kde podle kritérií stanovených ve vyhlášce je území rozděleno podle míry nebezpečí (od nejnižšího po nejvyšší) na čtyři kategorie A, B, C a D. Vedení mapy kategorizace území s nebezpečím výstupů důlních plynů zajišťuje ČBÚ. Podrobnější stanovení nebezpečí výstupů důlních plynů se provádí na stavebních pozemcích a ve stavbách situovaných na území kategorie B a C na základě proměření směrných hodnot nebezpečí na stavebních pozemcích a ve stavbách. V návrhu vyhlášky je uvedena projektovaná hodnota metanu a oxidu uhličitého v nové výstavbě. Postup při hodnocení nebezpečí výstupů důlních plynů tedy zahrnuje hodnocení nebezpečí na území, na pozemku a následně ve stavbách. Hodnocení rizika výstupů důlních plynů na stavebních pozemcích a ve stavbách se provádí na základě vyhodnocení projevů výstupů důlních plynů na povrch, kterými jsou: a) přítomnost, resp. zvýšení obsahu důlních plynů v půdním vzduchu b) přímým výstupem důlních plynů na povrch (exhalací, dynamikou) vyjádřeným jako objemový průtok vystupujícího plynu z jednotky plochy povrchu v (cm3.m-2.min-1) c) přítomnost důlních plynů ve stavbách, vyjádřená koncentrací metanu a oxidu uhličitého. Stanovení nebezpečí výstupů důlních plynů na stavebních pozemcích se provádí za účelem posouzení usměrnění a prevence možného pronikání důlních plynů do staveb. Provádí se na základě vyhodnocení měření koncentrace důlních plynů v půdním vzduchu nebo dynamiky výstupů důlních plynů a posouzení dalších ukazatelů a charakteristik ovlivňujících výstup důlních plynů na povrch jako např. tlak a složení plynů a jejich změny v souvislostí se změnami barometrického tlaku, geologická stavba nadloží, propustnost zemin atd.

6

Nebezpečí výstupů důlních plynů ve stavbách se stanoví na základě stanovení průměrné hodnoty koncentrací plynů ve vnitřním prostoru. Průměrná hodnota koncentrace se stanoví dlouhodobým měření (min. 1 měsíc) se zahrnutím období s poklesem barometrického tlaku, pro nové stavby je uvedeny projektovaná hodnota pro dimenzování ochranných opatření ve výši 0,1 % CH4 nebo 0,5 CO2. Subjekty provádějící měření a hodnocení rizika výstupů důlních plynů musí mít osvědčení o zvláštní odborné způsobilosti a oprávnění k činnosti vydaná podle zvláštních předpisů. Další náležitosti nezbytné k provádění měření a hodnocení jsou uvedeny v návrhu vyhlášky, kde jsou rovněž stanoveny i limitní hodnoty koncentrace plynů v půdě a hodnot dynamiky výstupů plynů na povrch pro jednotlivé kategorie rizika důlních plynů a limitní hodnoty koncentrace důlních plynů ve stavbách. 4. Návrh Novelizace ustanovení §19 Zákona č. 44/1988 Sb., včetně nadpisu § 19 Povolování staveb a zařízení v chráněném ložiskovém území a v území s ukončenou hornickou činností. 1) Povolení staveb a zařízení v chráněném ložiskovém území a území s ukončenou hornickou činností s nebezpečím nekontrolovatelných výstupů důlních plynů na povrch, které nesouvisí s dobýváním, může vydat příslušný orgán podle zvláštních předpisů 10) jen se souhlasem orgánů kraje v přenesené působnosti, vydaným po projednání s obvodním báňským úřadem. 2) Souhlas orgánů kraje v přenesené působnosti podle odstavce 1 si vyžádá orgán příslušný pro povolování staveb a zařízení. Žádost o povolení stavby a zařízení musí žadatel doložit vyjádřením organizace spolu s návrhem podmínek ochrany výhradního ložiska. Žádost o povolení stavby a zařízení na území s ukončenou hornickou činností s nebezpečím nekontrolovatelných výstupů důlních plynů na povrch, musí žadatel doložit hodnocením nebezpečí výstupů důlních plynů spolu s návrhem ochrany stavby a zařízení. 3) Český báňský úřad podrobněji upraví obecně závazným právním předpisem : a) požadavky na posuzování území, pozemků, staveb a zařízení z hlediska nebezpečí nekontrolovatelných výstupů důlních plynů, b) v součinnosti s Ministerstvem pro místní rozvoj České republiky požadavky na ochranu staveb proti pronikání důlních plynů z podzemních prostor utlumovaných, likvidovaných a uzavřených plynujících dolů a ze starých důlních děl. 4) Ministerstvo pro místní rozvoj České republiky v součinnosti s Českým báňským úřadem právním předpisem stanoví vyznačování území s nebezpečím nekontrolovatelných výstupů důlních plynů v územně plánovací dokumentaci. 5) Vedení mapy kategorizace území s nebezpečím výstupů důlních plynů zabezpečí Český báňský úřad. Vedením mapy může pověřit i jinou právnickou osobu. Podrobnosti o vedení a doplňování mapy kategorizace území stanoví Český báňský úřad závazným právním předpisem.

7

6) Ten, kdo navrhuje umístění staveb a zařízení, nebo žádá o povolení stavby na území s nebezpečím nekontrolovatelných výstupů důlních plynů na povrch dle mapy kategorizace území, je povinen zajistit stanovení kategorie nebezpečí výstupu důlních plynů na stavebním pozemku. Pokud je stavba umístěna na stavebním pozemku stanoveným předpisem dle odstavce 3, musí být preventivně chráněna proti pronikání výstupů důlních plynů z geologického podloží. 7) Ochranná opatření, která musí být provedena na stavbách a zařízeních nesouvisejících s dobýváním výhradního ložiska z důvodu veřejného zájmu, z hlediska ovlivnění hornickou činností a proti pronikání důlních plynů, přesahují-li ve stavbách na území s nebezpečím nekontrolovatelných výstupů důlních plynů, obecně závazným právním předpisem dle odstavce 3, stanovené směrné hodnoty, nařídí stavební úřad v dohodě s obvodním báňským úřadem jako nezbytnou úpravu.

5. Návrh vyhlášky ČBÚ, kterou se stanoví podmínky posuzování území, pozemků, staveb a zařízení z hlediska nebezpečí výstupů důlních plynů na povrch.

Návrh VYHLÁŠKY Českého báňského úřadu ze dne…..

kterou se stanoví podmínky posuzování území, pozemků, staveb a zařízení z hlediska nebezpečí výstupů důlních plynů na povrch Česká báňský úřad stanoví podle § 6 odst.6 zákona č.61/1988 Sb., o hornické činnosti, výbušninách a o státní báňské správě: ČÁST PRVNÍ ÚVODNÍ USTANOVENÍ

§1 Předmět úpravy (2)

Vyhláška upravuje: a)

vymezení území s výstupem důlních plynů, stanovení stupně nebezpečí výstupu důlních plynů a posuzování nebezpečí výstupů důlních plynů na stavebním pozemku,

8

b) c)

postup měření a hodnocení nebezpečí výstupů důlních plynů na území dobývacího prostoru, kde byla hornická činnost ukončena, posuzování staveb a zařízení z hlediska nebezpečí výstupů důlních plynů v chráněném ložiskovém území. §2 Výklad pojmů

a)

Důlní plyn - směs plynů, zejména CH4, CO2 a N2 vystupujících na povrch z podzemních prostor uzavřených dolů. Podle složení může být tento plyn výbušný buď sám o sobě, nebo po smísení se vzduchem nebo dusivý v důsledku vytěsnění kyslíku z ovzduší.

b)

Mapa kategorizace území – pozemková mapa evidence nemovitosti se zakreslením území s nebezpečím výstupů důlních plynů. Mapu kategorizace území vede fyzická nebo právnická osoba pověřená ČBÚ.

c)

Měření koncentrace důlních plynů v půdním vzduchu - přímé měření koncentrace složek důlních plynů v půdním vzduchu ve vrtech (sondách) provedených do půdy.

d)

Měření dynamiky výstupů důlních plynů na povrch - měření objemového průtoku plynů vystupujících z jednotky plochy povrchu.

d)

Nekontrolovatelné výstupy důlních plynů na povrch – samovolné migrace důlních plynů z uzavřených dolů přírodními nebo uměle vytvořenými komunikacemi na povrch.

e)

Ochranná opatření ke snížení stávajícího nebezpečí výstupů důlních plynů –opatření určená k ochraně stavby před výstupy důlních plynů, zejména úprava výměny vzduchu, provedení stavebních úprav nebo jiná vhodná opatření stanovena zvláštním předpisem1).

f)

Směrné hodnoty výstupů důlních plynů – hodnoty koncentrací důlních plynů v půdním vzduchu, v prostorách staveb a objemového průtoku důlních plynů vystupujících z jednotky plochy povrchu, kterými se stanoví stupeň nebezpečí stavebního pozemku nebo stupeň nebezpečí stavby.

g)

Stavba - veškerá stavební díla bez zřetele na jejich stavebně-technické provedení, účel a dobu trvání díla podle § 139 písm. b) zákona č. 50/1976 Sb. (stavební zákon).

h)

Území, kde byla hornická činnost ukončena – území dobývacích prostorů utlumovaných, likvidovaných a uzavřených plynujících dolů.

i)

Území s nebezpečím výstupů důlních plynů – chráněné ložiskové území a dobývacího prostoru ohrožené nekontrolovatelnými bodovými nebo plošnými výstupy důlních plynů ze starých důlních děl a z utlumovaných, likvidovaných a uzavřených plynujících dolů.

9

ČÁST DRUHÁ POŽADAVKY NA STANOVENÍ A HODNOCENÍ NEBEZPEČÍ VÝSTUPŮ DŮLNÍCH PLYNŮ NA POVRCH

§3 Stanovení území s nebezpečím výstupů důlních plynů na povrch (1)

Chráněné ložiskové území a území dobývacího prostoru plynujícího dolu, kde byla hornická činnost ukončena, musí být posouzeno z hlediska nebezpečí nekontrolovatelných výstupů důlních plynů na povrch.

(2)

Části území dobývacího prostoru, kde existuje nebezpečí nekontrolovatelných výstupů důlních plynů, se vymezí jako území s nebezpečím výstupů důlních plynů.

(3)

K zabezpečení ochrany staveb a zařízení (dále jen stavba) se území s nebezpečím výstupů důlních plynů na základě hodnocení míry nebezpečí zařazuje do kategorie A, B, C nebo D tímto způsobem: a)

kategorie A – území s možnými nahodilými výstupy důlních plynů. Tato území jsou ohraničena nulovou izolínií vlivů dobývacích prací, tzn. hranicí poklesových kotlin, b) kategorie B – území ohrožené výstupy důlních plynů. Tato území jsou ohraničena 50 m izolinií souvrství pokryvného útvaru, nacházejícího se uvnitř území s možnými nahodilými výstupy důlních plynů, c) kategorie C – území nebezpečné výstupy důlních plynů. Tato území jsou ohraničena konturami ploch vydobytých porubů do hloubky 100 m pod povrchem zvětšenými o 50 m široké bezpečnostní pásmo a dále o důlní díla s bezpečnostními pásmy uvnitř nebezpečného území, d) kategorie D – území s měřením prokázanými nekontrolovatelnými výstupy důlních plynů, jsou ohraničena izolinií naměřené koncentrace metanu v půdě 1000 ppm.

(4)

Hranice území s nebezpečím výstupů důlních plynů se vyznačí v mapě kategorizace území.

§4 Stanovení nebezpečí výstupů důlních plynů na povrch (1)

(2)

K zabezpečení ochrany před nekontrolovatelnými výstupy důlních plynů z uzavřených důlních prostor na stavební pozemky a ve stavbách na území s nebezpečím výstupů důlních plynů kategorie B a C se nebezpečí výstupů plynů na základě proměření směrných hodnot stanoví podle § 5 a 6. Směrné hodnoty výstupů důlních plynů se stanoví:

10

a)

reprezentativním souborem měření koncentrace důlních plynů v půdním vzduchu, nebo b) měřením dynamiky výstupů důlních plynů, c) měřením koncentrace důlních plynů ve vnitřním ovzduší obytných a pobytových prostor stavby, které jsou v přímém kontaktu s podložím a d) posouzením dalších směrných ukazatelů a charakteristik, ovlivňujících transport důlních plynů v základových půdách.

(3)

Měření a hodnocení směrných hodnot výstupů důlních plynů podle § 4, odst. 2 této vyhlášky provede na základě povolení obvodního báňského úřadu oprávněná právnická nebo fyzická osoba podle metodik, uvedených v programu zabezpečení jakosti schválených při vydání oprávnění.

(4)

Výsledek měření a hodnocení nebezpečí výstupů důlních plynů se poskytuje tomu, kdo o stanovení nebezpečí požádal, dále se předkládá obvodnímu báňskému úřadu a právnické osobě pověřené Českým báňským úřadem vedením mapy kategorizace území.

§5 Stanovení nebezpečí výstupů důlních plynů na stavebním pozemku (1)

Podle stupně nebezpečí výstupů důlních plynů se stavební pozemek na základě proměření a hodnocení směrných hodnot zařadí do kategorie nebezpečí. Nebezpečí výstupů důlních plynů se stanoví na stavebních pozemcích situovaných v území s nebezpečím výstupů důlních plynů kategorie B a C.

(2)

Kategorie nebezpečí výstupů důlních plynů na stavebním pozemku se stanoví určením směrných hodnot na základě měření koncentrace plynů v půdním vzduchu nebo na základě měření dynamiky výstupů plynů.

(3)

Klasifikace stavebních pozemků podle nebezpečí výstupu důlních plynů na základě nejvyšších hodnot výsledků měření koncentrace metanu v půdním vzduchu se stanoví podle následujících hodnot: a.

kategorie pozemku PA – bez nebezpečí, pozemek, na kterém koncentrace metanu v souboru měření dosáhly 0 % až 0,5 %, b. kategorie pozemku PB – nízké nebezpečí, pozemek, na kterém koncentrace metanu v souboru měření jsou vyšší než 0,5 % a nepřesáhly 1 %, c. kategorie pozemku PC – střední nebezpečí, pozemek, na kterém koncentrace metanu v souboru měření jsou vyšší než 1 % a nepřesáhly 4,5 %, d. kategorie pozemku PD – vysoké nebezpečí, pozemek, na kterém koncentrace metanu v souboru měření jsou vyšší než 4,5 %.

(4)

Klasifikace stavebních pozemků podle nebezpečí výstupu důlních plynů na

11

základě nejvyšších hodnot výsledků měření dynamiky výstupu koncentrace metanu se stanoví podle hodnot: a)

kategorie pozemku PA – bez nebezpečí, pozemek, na kterém naměřená hodnota dynamiky výstupu metanu dosáhla 0 až 5 (cm3.m-2.min-1), b) kategorie pozemku PB – nízké nebezpečí, pozemek, na kterém naměřená hodnota dynamiky výstupu metanu je vyšší než 5 a nepřesáhla 10 (cm3.m-2.min-1), c) kategorie pozemku PC – střední nebezpečí, pozemek, na kterém naměřená hodnota dynamiky výstupu metanu je vyšší než 10 a nepřesáhla 20 (cm3.m-2.min-1), d) kategorie pozemku PD – vysoké nebezpečí, pozemek, na kterém naměřená hodnota dynamiky výstupu metanu je vyšší než 20 (cm3.m-2.min-1). §6 Stanovení nebezpečí výstupů důlních plynů ve stavbách (1)

Podle stupně nebezpečí výstupu důlních plynů do obytných nebo pobytových prostor se stavby na základě objemové koncentrace metanu naměřené postupem podle § 4 zařazují do: a) 1.stupně - stavba bezpečná, u které naměřené koncentrace metanu ve všech prostorách stavby nepřesáhnou 0,1 %, b) 2.stupeň – stavba ohrožena, u které naměřené koncentrace metanu ve všech prostorách stavby nepřesáhnou 0,5%, c) 3.stupeň – stavba nebezpečná, u které naměřené koncentrace metanu v kterékoliv části stavby jsou vyšší než 0,5%.

(2)

Směrná hodnota pro rozhodování o tom, zda mají být ve zkolaudovaných stavbách s prostory, kde je možné nahromadění důlních plynů provedena ochranná opatření ke snížení stávajícího nebezpečí plynoucího z výstupů důlních plynů, je naměření koncentrace 0,5 % metanu nebo oxidu uhličitého ve vnitřním ovzduší prostoru staveb, tato hodnota se vztahuje na průměrnou hodnotu při výměně vzduchu obvyklé při užívání.

(3)

Směrné hodnoty pro rozhodování o tom, zda mají být v projektovaných a stavěných stavbách s prostory, kde je možné nahromadění důlních plynů projektována a připravována ochranná opatření k zabezpečení stavby před výstupem plynů je zařazení stavebního pozemku do kategorie PC a PD. Projektovaná hodnota koncentrace metanu a oxidu uhličitého ve stavbách pro dimenzování ochranných opatření se volí 0,1 %.

12

§7 Povolení k měření a hodnocení nebezpečí výstupů důlních plynů (1)

Výkon činností měření a hodnocení nebezpečí výstupů důlních plynů a vedení dokumentace k jejich provádění povoluje a podmínky stanovuje obvodní báňský úřad.

(2)

Žádost o povolení musí obsahovat: a) obchodní jméno, popř. jméno a příjmení, sídlo, popř. místo podnikání nebo bydliště, identifikační číslo, popř. rodné číslo, jméno a příjmení vedoucího pracovníka, b) předmět a rozsah činnosti, pro kterou je povolení žádáno, místo provádění činnosti a dobu jejího provádění.

(3)

Žádost o povolení musí být doložena: a) dokladem, prokazujícím odbornou způsobilost a oprávněním žadatele, b) metrologickým ověřením přístrojové techniky, c) programem zabezpečení jakosti pro povolovanou činnost.

(4)

Program zabezpečení jakosti pro povolovanou činnost obsahuje: a) metodické postupy, principy měření a hodnocení výstupů důlních plynů, b) použité přístroje, měřidla a jejich kontrolu, c) kontrolu postupů měření a kontrolu výpočtů, d) vypracování postupu při vzniku případných odchylek, e) dokumentování a hodnocení výsledků, jejichž součástí je protokol o hodnocení nebezpečí výstupů důlních plynů, který zahrne: e a) jméno a přesnou identifikaci firmy a pracovníka, který provedl měření, e b) identifikaci objednatele měření a území (pozemku), stavby, datum měření a datum zpracování protokolu, e c) použitou měřící metodu, postup vyhodnocení, e d) informace o měřících přístrojích, platnosti ověřovacího listu, laboratoři, která ověřovala, e e) výsledky měření, a f) podpis držitele zvláštní odborné způsobilosti ČBÚ, který provedl zhodnocení výsledků. §8 Oprávnění a odborná způsobilost

(1)

Měření a hodnocení nebezpečí výstupů důlních plynů na povrch způsoby stanovenými touto vyhláškou smí vykonávat odborně způsobilá právnická nebo fyzická osoba na základě oprávnění2) a povolení výkonu činnosti podle této vyhlášky.

(2)

Práce spojené s měřením a hodnocením nebezpečí výstupů důlních plynů mohou vykonávat kvalifikovaní, odborně způsobilí pracovníci, jejichž způsobilost byla ověřena zkouškou3).

13

(3)

Řídit práce podle odst.1 musí osoba, která splňuje zvláštní odbornou způsobilost vedoucího pracovníka4) k měření a hodnocení výstupů důlních plynů a stanovení kategorií nebezpečí pozemků a k měření a hodnocení výstupů důlních plynů ve stavbách a stanovení stupně nebezpečí stavby. ČÁST TŘETÍ ZÁVĚREČNÁ USTANOVENÍ

§9 Účinnost Tato vyhláška nabývá účinnosti dnem ………….

Související předpisy: a) b) c)

d) e)

f)

Zákon č. 44/1988 Sb., (Horní zákon ) v platném znění Zákon č. 61/1988 Sb., o hornické činnosti, výbušninách a o státní báňské správě, v platném znění Zákon 50/76 Sb., zákon o územním plánování a stavebním řádu (stavební zákon) byl do srpna 2003 změněn zákony č. 137/1982 Sb., č. 103/1990 Sb., č. 425/1990 Sb., č. 519/1991 Sb., č. 262/1992 Sb., č. 43/1994 Sb., č. 19/1997 Sb., č. 83/1998 Sb., č. 132/2000 Sb., č. 151/2000 Sb., č. 239/2000 Sb., č. 59/2001 Sb., č.254/2001 Sb., č. 320/2002 Sb., č. 422/2002 Sb., a třemi nálezy Ústavního soudu, které byly vyhlášeny ve sbírce zákonů pod č. 95/2000 Sb., č. 96/2000 Sb. a č. 405/2002 Sb. Vyhláška č. 132/1998 Sb., kterou se provádějí některá ustanovení stavebního zákona Vyhláška ČBÚ č.15/1995 Sb., o oprávnění k hornické činnosti a činnosti prováděné hornickým způsobem, jakož i o projektování objektů a zařízení, které jsou součástí těchto činností Vyhláška ČBÚ č. 340/1992 Sb., o požadavcích na kvalifikaci a odbornou způsobilost pracovníků k hornické činnosti a činnosti prováděné hornickým způsobem.

Odkazy: 1)

2) 3) 4) 10)

Vyhláška ČBÚ...., kterou se stanoví podmínky k zajištění bezpečnosti a ochrany zdraví pří práci a bezpečnosti provozu u staveb na území s výstupem důlních plynů-NÁVRH §1 vyhlášky ČBÚ č. 15/1995 Sb. §6 vyhlášky ČBÚ č. 340/1992 Sb §4 odstavec 2 písm.b vyhlášky ČBÚ č. 340/1992 Sb. §117-121 zákona č.50/1976 Sb.

14

10 Teoretické zdůvodnění limitů dynamiky výstupů metanu pro klasifikaci stavebních pozemků 10.1 Hodnocení nebezpečí výstupů plynů Plyny vystupující z podzemních prostor na povrch se projevují třemi způsoby, které lze kvantitativně a kvalitativně sledovat a měřit: a) přítomností, respektive zvýšením koncentrace plynů v půdě, vyjádřena koncentrací (v ppm nebo %) b) přímým výstupem plynů na povrch (exhalací, dynamikou), vyjádřena v cm3/m2/min. c) přítomností plynů ve stavebních objektech, kanalizačních a inženýrských sítích a pod. Nebezpečí vyplývající z vystupujících plynů lze tedy hodnotit na základě vyhodnocení výše uvedených projevů. Hodnocení nebezpečí výstupů plynů na povrch a do staveb Nebezpečí výstupů plynů na povrch je hodnoceno z hlediska možnosti jeho vstupu do staveb, zejména prostorů, které jsou ve styku s podložím. Cílem režimu větrání prostoru stavby je dosažení normálního stavu, tj. koncentrace CH4 do 0,25 % a CO2 do 0,5 % v prostoru stavby. Koncentrace plynů v místnosti (v dalším budeme uvažovat pouze CH4) v závislosti na koncentraci plynů ve vystupujících plynech a dynamice výstupů (předpokládáme nejnepříznivější stav, tj. že stavba není izolovaná a veškerý plyn vystupující z půdy vstoupí do místnosti) je dána diferenciální rovnicí větrání, která popisuje objemovou bilanci metanu v místnosti podle schématu znázorněného na obr. 1 [přítok metanu]-[odtok metanu ]=[akumulace metanu v místnosti]

Vvět

(Vvet+Sv0/c0)*c

V,c

S.v0, c0 Obr.1 Schéma větrání prostoru stavby

15

Rovnice větrání objektu (místnosti) má tvar: S * v0 − (Vvěě +

S * v0 dc )*c =V * dt c0

(1)

kde: S v0 V vět V c0 c

plocha stavby ve styku s podložím [m2] 3 2 dynamika výstupu metanu [m CH4/m /min] objemový průtok větracího vzduchu přiváděného do prostoru stavby [m3/s] objem prostoru stavby, ve kterém může dojít k nahromadění plynů [m3] koncentrace metanu ve vystupujících plynech (v půdě) [-] koncentrace metanu v prostoru stavby [-]

Řešením této rovnice můžeme obdržet jeden z těchto tří výsledků: 1. Doba t, za kterou dosáhne koncentrace metanu v prostoru hodnoty c, jestliže v čase t=0 byla rovna c1 2. Koncentrace metanu c, kterou se dosáhne za dobu t 3. Průtok větracího vzduchu, kterým se zajistí, aby po dobu t nepřesáhla koncentrace metanu hodnotu c Řešením rovnice pomocí L-W transformace a úpravou dostáváme rovnici popisující nárůst koncentrace metanu v prostoru stavby v čase ve tvaru:

c (t ) =

v0 k .n +

v0 c0

* {1 − exp[ −( n +

v0 ) * t ]} k * c0

(2)

kde: k=V/S n=Vvět/V

poměr objemu místnosti a plochy, která je ve styku s podložím [m] součinitel výměny vzduchu v místnosti. Hodnoty n podle [2] jsou uvedeny v tabulce 1

Tabulka 1

Hodnoty součinitele výměny vzduchu podle [2]

součinitel n

popis stavu

0,05 0,1 0,3

nevětraná nístnost slabé větrání otopné období

16

Vytvořením limity pro t=∞, dostáváme ustálené hodnoty jednotlivých veličin: 1. Koncentrace c

c st =

v0

(3)

v k .n + 0 c0

2. Součinitele výměny vzdušin potřebné pro dosažení požadované koncentrace v místnosti cst c st ) c0 c st . .k

v 0 .(1 − n=

(4)

3. Přípustná dynamiky plynů vstupujících do objektu pro zajištění koncentrace v místnosti cst v0 =

c st .k .n c 1 − st c0

(5)

Výpočty byly provedeny pro hodnoty n=0,05, k=2,2 m. Na obr. 2 je znázorněna závislost koncentrace metanu v prostoru stavby v závislosti na koncentraci metanu ve vstupujících plynech pro hodnoty dynamiky výstupů plynů 5, 10,20,30,40 a 50 cm3/m2/min. Z obrázku č. 2 je patrné, že koncentrace metanu v prostoru stavby ve závislá na koncentraci metanu ve vstupujícím plynu do koncentrace cca 10 %, poté je již závislost nevýrazná. Při dynamice výstupů metanu 5 cm3/cm2/min. bude koncentrace metanu v prostoru stavby maximálně 0,25 % bez ohledu na koncentraci metanu ve vstupujících plynech.

17

Závislost koncentrace metanu v objektu stavby na koncentraci metanu ve vstupujícím plynu (v půdě) pro n=0,05 pro různé hodnoty dynamiky výstupů plynů 0,03

koncentrace metanu v objektu [-]

0,025

0,02 5 10 0,015

20 30 40 50

0,01

0,005

0 0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

koncentrace metanu vstupujícího do objektu [-]

Obr. č. 2

Na obr. 3 je znázorněna závislost hodnoty dynamiky vystupujícího metanu do prostoru stavby na jeho koncentraci pro zajištění koncentrace metanu v prostoru stavby 0,25 % pro hodnoty součinitele výměny ovzduší v místnosti n=0,05;0,1;0,2;0.3;;0.4;0.5. Z obrázku č. 3 je patrné, že při dynamice výstupů plynů 5 cm3/m2/min. pro n = 0,05 což je nejnižší uváděná hodnota nepřekročí koncentrace metanu v prostoru stavby hodnotu 0,25 %. Toto platí za předpokladu, že veškerý metan vystupující z půdy vstoupí do objektu. Ve skutečnosti však v důsledku izolací stavby podíl metanu vstupujícího do objektu stavby bude vždy menší než 1.

18

Závislost dynamiky vstupujícího metanu do prostoru stavby na jeho koncentraci pro zajištění koncentrace metanu v prostoru stavby 0,25 % pro různé hodnoty součinitele výměny ovzduší v místnosti n 70

dynamika vstupujícího CH 4 [m3/m2/min]

60

50 n=0,05 n=0,1

40

n=0,2 n=0,3 30

n=0,4 n=0,5

20

10

0 0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

koncentrace CH4 vstupujícího do místnosti [%]

Obr. č. 3

Na obr. 4 je znázorněna závislost hodnoty potřebného součinitele výměny vzduchu na koncentraci vstupujícího metanu pro zajištění jeho koncentrace v místnosti 0,25 % při různé dynamice jeho vstupu do objektu vyjádřené v cm3/m2/min. Z obrázku je patrné, že pro hodnoty dynamiky výstupů metanu 5 cm3/m2/min. nepřesáhne koncentrace metanu v objektu hodnotu 0,25% při jakékoli koncentraci metanu ve vstupujícím plynu. Závislost hodnoty potřebného součinitele výměny vzduchu na koncentraci vstupujícího CH4 pro zajištění jeho koncentrace v místnosti 0,25 % při různé dynamice jeho vstupu do místnosti 3 2 vyjádřené v cm /m /min. 0,6

součinitel výměny vzduchu [-]

0,5

0,4 v=5 v=10 0,3

v=20 v=30 v=40

0,2

v=50

0,1

0 0

10

20

30

40

50

60

koncentace vstupujícího metanu [%]

Obr. č. 4

19

70

80

90

100

Závěry: 1. Koncentrace metanu v objektu stavby nezávisí na koncentraci metanu (při koncentracích nad 5%) vstupujícího, pouze na dynamice výstupu plynů (průtoku) vstupujícího plynu z jednotky plochy objektu. 2. Výpočty a následná klasifikace je provedena pro situace, kdy veškerý metan vystupující z půdy vstupuje do objektu. Ve skutečnosti existuje izolace základů a prošlé množství metanu bude podstatně nižšší. V současné době však neexistují podklady podle kterých by bylo možno stanovit jaký podíl metanu vystupujícího z půdy vstoupí do objektu, tento problém je nutno dořešit výzkumem. Na základě výše uvedených analýz je možno provést Klasifikaci pozemků podle dynamiky výstupů metanu následujícím způsobem uvdeným v tabulce 2: Tabulka 2 Dynamika výstupů metanu (vstup do objektu stavby) 3 2 cm /m /min.

klasifikace

do 5 5-10 10-20 20 a více

bez nebezpečí nízké nebezpečí střední nebezpečí vysoké nebezpečí

Stanovení součinitele výměny vzdušin podle [2].

Provádí se napuštěním značkovacího plynu (např. CO2) do objektu a sledování poklesu jeho koncentrace v čase Měření poklesu koncentrace značkovacího představuje součinitel výměny vzduchu n.

plynu

v čase,

směrnice

přímky

n = − ln[( c − c p ) /(c1 − c p )] /(t − t1 ) K dosažení požadované přesnosti nesmí být plyn pohlcován stěnami nebo předměty

Seznam použité literatury [1] Cihelka, J., A kol, 1985, „Vytápění větrání a klimatizace“, SNTL Praha [2] Chyský, J., Hemzal, K., 1993, Větrání a kliamtizace, Technický průvodce sv. 31, nakladatelství Bolit Brno

20

11. Doplnění úkolu č.6. bodu 2.1.1 ve smyslu zápisu z 2. kontrolního dne 15.7.2003 č.j.2386/03/1 „Doplnění matematického modelu dynamiky výstupů plynů z podloží o vyvození matematických vztahů a stanovení časového průběhu tlaku plynů v nadloží v závislosti na velikosti skokové změny tlaku v posuzovaném intervalu 50-500 Pa 11.1 Nestacionární difuze Při nestacionární difuzi dochází k pohybu plynů v porušeném nadloží , resp. v půdě vlivem koncentračního spádu jednotlivých složek. S ohledem na rozdílnou koncentraci CH4 a CO2 a na jejich rozdílné vlastnosti dané součinitelem difuze se řeší pohyb každé složky samostatně. Intenzitu výměnu plynů mezi půdou a povrchem difuzí (rychlost proudění) popisuje 1. Fickův zákon ve tvaru: r ∂C j = −D ∂x

[m.s-1]

(6)

kde: j D C x

vektor rychlosti proudění plynů v důsledku difuze [m.s-1] součinitel difuze (pro jednotlivé plyny je uveden v Tabulce č.1, [m2.s-1] koncentrace plynu [-] vzdálenost [m]

Změna koncentrace každé složky (CH4, CO2) v místě a čase v důsledku difuze je popsána 2. Fickovým zákonem vyjádřeným rovnicí: ∂c ∂2 c =D ∂t ∂ x2

[s-1]

(7)

kde: C t

koncentrace CH4, CO4, je funkcí polohy dané souřadnicí x a času [-], čas od zahájení experimentu [s].

Pro řešení rovnice (2) jsou dále potřebné počáteční a okrajové podmínky udávající hodnoty koncentrace plynu v počátku souřadnic, tj. pro x=0 a na počátku

21

sledovaného časového úseku tj., pro t=0. Obvykle se používají základní okrajové a počáteční podmínky ve tvaru: x=0, t=0,C=C0 a x>0, C=0. Tabulka č. 2

Hodnoty součinitele difuze pro jednotlivé plyny podle

Dvojice plynů CH4 ve vzduchu CO2 ve vzduchu CH4 ve vodě CO2 ve vodě O2 v N2

součinitel difuze [m2.s-1] 1.5*10-5 1.4*10-5 1.5*10-9 1.5*10-9 1.5*10-5

Difuze v pórovitém (mezerovitém) prostředí V Tabulce č. 2 jsou uvedeny hodnoty součinitele difuze pro volné plyny, půda však představuje systém, který se skládá z pevných částic, půdního plynu a vody. Podrobné odvození bude uvedeno dále. Přepočet součinitele difuze plynů v pórovitém materiálu (suchém) se provádí podle vzorce: [m2.s-1]

D ′ = D * ε 1.33

(8)

kde: ε

mezerovitost (pórovitost) půdy

[-]

Pro výpočet pohybu plynů difuzí v suché půdě se použije součinitel D’ stanovený na základě součinitele D pro jednotlivé plyny ve vzduchu, pro výpočet součinitele difuze ve vodou saturované půdě se použije součinitel D’ stanovený na základě součinitele D pro vzduch a vodu. Pro zeminu nasycenou vodou z 50% se použije hodnota součinitele D’ stanovena na základě poloviční hodnoty pórovitosti (v tomto případě se difuze plynu vodou zanedbává). Hodnoty snížení součinitele difuze při difuzi pórovitými látkami ve srovnání s difuzí volnými plyny je uvedena v Tabulce č. 3. Tabulka č. 2

Hodnoty součinitele difuze D’ v zeminách

pórovitost ε

D/D’

CH4/vzduch

0.1 0.15 0.3

0.047 0.080 0.202

7.02*10-7 1.20*10-6 -6 3.02*10

CO2/vzduch

CH4, CO2/voda

6.55*10-7 1.12*10-6 -6 2.82*10

7.02*10-11 1.20*10-10 -10 3.02*10

11.2 Výsledky teoretického výzkumu pohybu plynů v půdě difuzí Výpočty pohybu plynů v půdě difuzí byly provedeny řešením rovnice (7) metodou sítí. Difuze atmosférického kyslíku do půdy byla řešena pro parametry: D=15*10-5 m2.s-1, (suchá půda) pro ε=0.3, řešení bylo provedeno pro hloubku pod povrchem od 0 do 22

0.2 m

Rychlost difuze vzdušného O2 do hloubky v suché půdě

0.4 m 1,2

0.6 m 0.8 m

1

poměr koncentrací C/C0

1.0 m 1.2 m

0,8

1.4 m 1.6 m

0,6

1.8 m 2.0 m

0,4

2.2 m 0,2

2.4 m 2.6 m

0 0

5

10

15

20

čas [dny]

25

30

2.8 m 3.0 m

Obr.č.5

3m s krokem 0,2 m. Výsledky výpočtů rychlosti difuze vzdušného O2 do suché půdy jsou graficky znázorněny na Obr. č. 5. Z Obr. č. 5 je patrné, že rychlost pronikání vzdušného O2 (rychlostí vyrovnávání koncentrací) do půdy difuzí podstatně klesá s rostoucí hloubkou, rovněž je zřejmé že konečná stacionární hodnota daná asymptotou křivky s hloubkou klesá. Např. ve hloubce 0,2 m v půdě dosáhne koncentrace kyslíku 90 % hodnoty na povrchu za 3 dny, v hloubce 1 m dosáhne koncentrace kyslíku 80 % hodnoty na povrchu za 20 dní a v hloubce 3 m dosáhne koncentrace hodnoty 40% hodnoty na povrchu za 25 dní. Tyto výsledky svědčí o značné pomalosti difuzních procesů Na Obr. č. 6 je znázorněn časový průběh dynamiky výstupu CH4 difuzí vypočtený podle rovnice (7) pro počáteční podmínky: t=0, x=3m, C=50%, x<3 m, C-0, což znamená, že se počítá šíření metanu difuzí z hloubky 3 m, kde se nachází koncentrace CH4 50% na povrch. Z obrázku je patrné, že k ustálení dynamiky výstupů plynů dojde za cca 400 h a hodnoty dynamiky výstupů metanu jsou v hodnotách okolo 10-4 cm3/m2/min., což je ve srovnání s měřenými hodnotami zanedbatelná hodnota.

23

Časový průběh dynamiky výstupu CH4 na povrch difuzí 0,00014

dynamika výstupu CH4 [cm3/m2/min]

0,00012

0,0001

0,00008

0,00006

0,00004

0,00002

0 0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

čas [h]

Obr.č. 6

11.3 Proudění-nestacionární filtrace Při filtraci plynů nadložními horninami a půdou je hnacím mechanismem pohybu plynů tlakový rozdíl mezi podzemím a povrchem a také se uplatní stlačitelnost plynů v pórech. Filtrace plynů nadložními horninami je popsána Darcyho rovnicí, přičemž se předpokládá, že tlakové rozdíly jsou malé ve srovnání s absolutním tlakem. Rovnice kontinuity nestacionárního pohybu plynů v půdě má tvar: ∂ρ v ∂ε ρ =− ∂x ∂t

(9)

kde: ρ ε v t x

[kg.m-3] [-] [m.s-1] [s] [m]

měrná hmotnost plynů v půdě pórovitost (mezerovitost) půdy filtrační rychlost plynů v půdě čas vertikální souřadnice

Pro ideální plyn je měrná hmotnost plynu úměrná absolutnímu tlaku P [Pa], rovnice (9) pak dostává tvar: ∂ε P ∂P v =− ∂t ∂x

(10)

24

Zavedením předpokladu, že relativní tlakové změny plynů jsou malé ve srovnání s absolutním tlakem a dosazením filtrační rychlosti z Darcyho zákona tj.: v=

k ∂p µ ∂x

(11)

kde: k η

permeabilita nadložních hornin nebo pokryvu dynamická viskozita proudících plynů

[m2], [Pa.s],

do rovnice (10), dostáváme rovnici popisující nestacionární filtrační proudění plynů horninami pokryvu. ∂p k ∂  ∂ p   p = ∂ t η. ε ∂ x  ∂ x 

(12)

kde: p t

tlak plynů v porušeném nadloží nebo pokryvu je funkcí vertikální souřadnice x a času t [Pa], čas měřený od zahájení měření [s],

Stanovení dynamiky výstupů plynů na povrch pro hodnoty skokové změny tlaku 50, 100,200, 300, 400 a 500 Pa pro hodnoty: k=10-12 m2 ε=0,25 µ=1,5.10-5 Pa.s h=100 m (hloubka plynového kolektoru pod povrchem) je znázorněno na obr. č. 7, 8, 9, 10, 11,12

25

Časový průběh dynamiky výstupu metanu na povrch při skokové změně tlaku 50 Pa 0,09

0,08

0,06

3

2

dynamika výstupu CH4 [cm /m /min]

0,07

0,05

0,04

0,03

0,02

0,01

0 0

10

20

30

40

50

60

70

60

70

čas [h]

Obr. 7

Časový průběh dynamiky výstupu metanu na povrch při skokové změně tlaku 100 Pa 0,18

0,16

0,12

3

2

dynamika výstupu CH4 [cm /m /min]

0,14

0,1

0,08

0,06

0,04

0,02

0 0

10

20

30

40 čas [h]

Obr.8

26

50

Časový průběh dynamiky výstupu metanu na povrch při skokové změně tlaku 200 Pa 0,35

0,25

3

2

dynamika výstupu CH4 [cm /m /min]

0,3

0,2

0,15

0,1

0,05

0 0

10

20

30

40

50

60

70

60

70

čas [h]

Obr. 9

Časový průběh dynamiky výstupu metanu na povrch při skokové změně tlaku 300 Pa 0,6

0,4

3

2

dynamika výstupu CH4 [cm /m /min]

0,5

0,3

0,2

0,1

0 0

10

20

30

40 čas [h]

Obr. 10

27

50

Časový průběh dynamiky výstupu metanu na povrch při skokové změně tlaku 400 Pa 0,7

0,5

3

2

dynamika výstupu CH4 [cm /m /min]

0,6

0,4

0,3

0,2

0,1

0 0

10

20

30

40

50

60

70

60

70

čas [h]

Obr.11 Časový průběh dynamiky výstupu metanu na povrch při skokové změně tlaku 500 Pa 0,9

0,8

0,6

3

2

dynamika výstupu CH4 [cm /m /min]

0,7

0,5

0,4

0,3

0,2

0,1

0 0

10

20

30

40

50

čas [h]

Obr.12

Prof.Ing.Pavel Prokop, CSc. zodpovědný řešitel

28