Zlikwidowany szyb górniczy - propozycja procedur bezpieczeństwa, monitoringu gazowego i raportowania w zakresie możliwych wypływów gazów (komunikat)

Zlikwidowany szyb górniczy - propozycja procedur bezpieczeństwa, monitoringu gazowego i raportowania w zakresie możliwych wypływów gazów (komunikat)
Fot. Adobe Stock. Data dodania: 20 września 2022

Likwidacja kopalń zajmujących się wydobywaniem węgla kamiennego pociąga za sobą powstanie licznych zagrożeń, związanych z wypływem gazów na terenach objętych wpływami eksploatacji górniczej. W skład gazów kopalnianych mogą wchodzić m.in. metan, etan, siarkowodór oraz tlenek i dwutlenek węgla.

1. Wprowadzenie

Zjawisko to było i nadal jest obserwowane w większości zagłębi górniczych Europy [6, 13].

Intensywność wypływu gazów kopalnianych jest procesem złożonym, zależnym od wielu czynników, do których można zaliczyć m.in.: zmiany ciśnienia barometrycznego, szczelinowatość górotworu wokół szybu, nieszczelność obudowy szybowej, uwarunkowania hydrogeologiczne, przepuszczalność warstwy podsadzkowej w szybie, przepuszczalność górotworu, itd. [4, 12].

Proces ten moż e prowadzić do prz ejściowych nagromadzeń gazów wewnątrz infrastruktury powierzchniowej (kanalizacja, piwnice itp.), a także w pobliżu zlikwidowanych szybów [2]. Biorąc pod uwagę, że głównym składnikiem może być palny i wybuchowy metan lub/i dwutlenek węgla o działaniu duszącym, takie nagromadzenia (mimo krótkotrwałego charakteru) mogą stanowić zagrożenie dla bezpieczeństwa osób przebywających w potencjalnych mi ejscach w ypływu gazów kopalnianych. Drugim aspektem tak zachodzącego procesu jest niekontrolowana emisja gazów cieplarnianych do atmosfery [11]. Dlatego zlikwidowane szyby górnicze powinny być traktowane jako punktowe źródło emisji wymienionych gazów i podlegać procedurom monitoringu, dokumentowania oraz raportowania [10].

Dla określenia możliwych procedur przeprowadzono m.in. pomiary stężenia dwutlenku węgla wypływającego z wybranego, zlikwidowanego szybu kopalni węgla kamiennego. Jako miejsce badań i przeprowadzania pomiarów wybrano szyb Gliwice II zlikwidowanej kopalni "Gliwice", znajdujący się przy ulicy Bojkowskiej 37 w Gliwicach. Od czerwca 2000 r. szyb ten pełni rolę pompowni głębinowej. Wynika to z konieczności zabezpieczenia przed powstaniem zagrożenia wodnego dla czynnej kopalni "Sośnica-Makoszowy". Podobnych obiektów w Polsce jest 24 [1].

2. Metodyka i wyniki pomiarów

Badania prowadzono w ciągu pięciu dni pomiarowych, pomiędzy lutym a majem 2014 r. Pomiary wykonano za pomocą przyrządu MuliRae Plus IR, opierając się na siatce pomiarowej widocznej na rysunku 2, o rozstawie punktów pomiarowych 3 m. Gęstość siatki i zasięg opracowano na podstawie Polskich Norm PN-EN 15259:2011 [9] i PN-Z-04008-02:1984 [8], a także podręczników analiz środowiskowych [3, 5, 7].

Przyrząd pozostawiono w każdym z punktów pomiarowych na czas dwóch minut. Interwał zapisu danych w przyrządzie został ustawiony na 30 sekund, dlatego z każdego punktu pomiarowego otrzymano cztery wyniki, które następnie uśredniono. Mapę koncentracji dwutlenku węgla wykonano w programie Surfer 8. W tym samym czasie notowano podstawowe dane psychrometryczne powietrza oraz wypływającego gazu: ciśnienie oraz temperatury suchą i wilgotną, a także sprawdzano siłę i kierunek wiatru według danych meteo.gig.

Na rysunku 2 przedstawiono przykładowe wyniki pomiarów stężenia CO2 z dnia 28.02.2014 r. przeprowadzonych w otoczeniu szybu Gliwice II na poziomie gruntu. Dzień ten był bezwietrzny, a tendencja baryczna zniżki wynosiła 0,4 hPa/h - uśredniając wahania spadków ciśnienia dla czasu 20 h, od roz poczęcia zniżki barycznej do momentu rozpoczęcia pomiarów.

Najwyższe objętościowo stężenie CO2 wynosiło 5,00% - w punkcie "Wylot 1" (rys. 2), a kolejno najwyższe 3,82% - w punkcie "3". W miarę oddalania się od punktu emisji, wartości stężenia CO2 spadały, by na granicy siatki pomiarowej kształtować się w granicach od 0,06 do 0,09%. Podwyższone wartości CO2 odnotowano także w punktach "Wylot 2" i "Wylot 3" (odpowiednio: 1,18 i 1,00%) - zlokalizowanych w pobliżu dwóch pozostałych punktów wylotowych gazu, oraz w punktach 1, 2, 4 i 5 (od 1,16 do 2,40%). Tego dnia wartość tła dla CO2 wynosiła 620 ppm.

Na podstawie przeprowadzonych pomiarów przy bezwietrznej pogodzie określono zasięg podwyższonego stężenia wypływającego gazu na poziomie gruntu. W opisanym przypadku wynosił on około 8 m. Podczas dni ze stwierdzoną prędkością wiatru powyżej 0,5 m/s (np. 14.03.2014 r.) zasięg ten sięgał natomiast 10-15 m.

3. Propozycja zaleceń dotyczących monitorowania i raportowania emisji gazów emitowanych przez nieczynne szyby górnicze

Przeprowadzone prace wykazały w otoczeniu nieczynnego szybu górniczego obecność dwutlenku węgla w stężeniu objętościowym sięgającym 5%.

Jest to wartość niebezpieczna dla ludzi. Już przy stężeniu około 3-4% mogą wystąpić trudności z oddychaniem.

Dlatego proponowane są następujące zalecenia dotyczące monitorowania i raportowania w zakresie emisji gazów ze zlikwidowanego szybu górniczego: 1. Teren, na którym znajduje się zlikwidowany szyb górniczy, powinien być zabezpieczony w sposób uniemożliwiający dostęp osób niepowołanych, w odległości nie mniejszej niż 10-20 m od krawędzi płyty zamykającej szyb (wartość stwierdzona pomiarami powiększona o 25%). Obiekt, na którym prowadzono badania, jest zabezpieczony w sposób wzorowy.

2. W miejscu wypływu gazów oraz na terenie, o którym mowa w punkcie 1, należałoby prowadzić cykliczne pomiary obecności stwierdzonych, niebezpiecznych gazów oraz natężenia ich wypływu, według kopalnianych procedur pomiaru wydatku objętościowego powietrza oraz stężenia składników w mieszaninie gazowej. Pomiary powinny być przeprowadzane raz na pół roku lub podczas zmian technicznych dotyczących obiektu, przy czym każdy z pomiarów należy wykonywać w okresie zniżkowej tendencji barycznej.

3. Pomiary powinny być przeprowadzane na zlecenie jednostki, do której należy teren ze znajdującym się na nim otworem szybowym, przez odpowiednio przeszkolonego pracownika tejże jednostki lub firmę zewnętrzną.

4. Pomiary stężenia gazów wokół zlikwidowanego szybu należałoby prowadzić w siatce punktów pomiarowych znajdujących się na zabezpieczonym terenie: pierwszy pomiar nad punktem wylotowym, a kolejne na rogach kwadratu, którego boki są oddalone o 10 metrów od punktu wylotowego.

W przypadku kilku punktów wylotowych siatkę powinno się ustalać według punktu z najwyższą stwierdzoną wartością emisji gazu. Pomiar stężenia gazów powinien odbywać się na poziomie gruntu, według metodyki przedstawionej w rozdziale 2 niniejszego artykułu w sprzyjających warunkach atmosferycznych, tj. w trakcie bezwietrznej pogody i przy braku opadów atmosferycznych. Ponadto, w trakcie pomiaru nie mogą działać inne urządzenia wpływające na wynik pomiaru (np. pompy odwadniające zlikwidowany, zamieniony na studnię głębinową, szyb).

5. Fakt przeprowadzenia pomiarów należy udokumentować poprzez sporządzenie stosownego raportu pomiarowego, który powinien zawierać m.in. następujące informacje:
- opis i adres miejsca pomiarowego,
- dane jednostki zlecającej wykonanie pomiaru oraz osoby przeprowadzającej pomiar,
- datę wykonywania pomiaru (z dokładnością do pół godziny),
- nazwę mierzonego gazu,
- nazwę urządzenia pomiarowego wraz z datą ostatniej kalibracji,
- wyniki pomiarów wraz ze schematem siatki punktów pomiarowych,
- wartość ciśnienia barometrycznego w momencie pomiaru i inne istotne dane niezbędne do zinterpretowania wyników.

6. Raporty pomiarowe określone w punkcie 5. powinny być przechowywane w wersji papierowej i/lub elektronicznej przez jednostkę zlecającą wykonanie pomiarów oraz udostępniane instytucjom lub osobom fizycznym zamieszkującym w sąsiedztwie terenu, o którym mowa w punkcie 1. Mieszkańcy lub pracownicy przebywający w sąsiedztwie obiektu tego typu powinni być zaznajomieni z potencjalnym zagrożeniem gazowym wynikającym z obecności szybu.

Literatura

1. Czaja P.: Polskie doświadczenia w likwidacji szybów - likwidacja zakładu górniczego i likwidacja szybów - wymogi formalnoprawne. Wiadomości Górnicze 2011, nr 3, s. 167-174.

2. Dziurzyński W., Krach A., Krawczyk J., Pałka T.: Migracja gazów z szybu zlikwidowanej kopalni. Mat. konf. 3 Szkoła Aerologii Górniczej, Wyd. Sekcja Aerologii Górniczej Komitetu Górnictwa PAN, Zakopane 12-15.10.2004 r., s. 167-180.

3. Górka P., Kowalski S., Kozielska B., Melaniuk-Wolny E., Oparczyk G., Zajusz-Zubek E., Żak M.: Badania zanieczyszczeń powietrza. Cz. I: Gazowe substancje zanieczyszczające. Wyd. Politechniki Śląskiej, Gliwice 2000.

4. Grzybek I.: Studium uwarunkowań emisji gazów ze zlikwidowanych kopalń SW części GZW (część I-VIII). Bezpieczeństwo Pracy i Ochrona Środowiska w Górnictwie 2012, nr 1-5 i 8-10, s. 23-27, 31-39, 21-35, 22-33, 10-18, 13-23, 20-29 i 18-30.

5. Juda J., Chróściel S.: Ochrona powietrza atmosferycznego. WNT, Warszawa 1974.

6. Krause E., Pokryszka Z.: Badania emisji metanu ze zlikwidowanych zatopionych kopalń węgla kamiennego. Journal of Sustainable Mining 2013, No. 2, s. 39-43.

7. Namieśniak J., Łukasiak J., Jamrógiewicz Z.: Pobieranie próbek środowiskowych do analizy. Wyd. Nauk. PWN, Warszawa 1995.

8. PN-Z-04008-02:1984: Ochrona czystości powietrza. Pobieranie próbek. Wytyczne ogólne pobierania próbek powietrza atmosferycznego (imisja).

9. PN-EN 15259:2011: Jakość powietrza. Pomiary ze źródeł stacjonarnych, Wymagania dotyczące odcinków pomiarowych, miejsc pomiaru, celu i planu pomiaru oraz sprawozdania z pomiaru.

10. Sułkowski J., Wrona P.: Mathematical Model Of Gas Out Flow From Abandoned Coal Mine Through Untight Shaft Under The Influence Of Atmospheric Pressure Changes, Archives of Mining Sciences 2006, 51, s. 97-107.

11. Sułkowski J., Wrona P.: Emisja CO2 do atmosfery ze zlikwidowanego szybu kopalnianego na terenie Zabrza. Zeszyty Nauk. Politechniki Śląskiej 2006, nr 1715, seria Górnictwo, z. 271, s. 125-139.

12. Szlązak N., Obracaj D., Borowski M.: Ocena stanu zagrożenia emisją gazów kopalnianych terenów pogórniczych, Mat. semin. Metan i inne zagrożenia współwystępujące - Teoria i praktyka, Rybnik 29.10.2003 r., Wyd. NOT-SITG 2003, s. 191-207.

13. Wrona P.: Ubytek zasypu w zlikwidowanym szybie jako potencjalne źródło zagrożenia gazowego, Bezpieczeństwo Pracy i Ochrona Środowiska 2011, nr 5, s. 26-33.
×

DALSZA CZĘŚĆ ARTYKUŁU JEST DOSTĘPNA DLA SUBSKRYBENTÓW STREFY PREMIUM PORTALU WNP.PL

lub poznaj nasze plany abonamentowe i wybierz odpowiedni dla siebie. Nie masz konta? Kliknij i załóż konto!

Zamów newsletter z najciekawszymi i najlepszymi tekstami portalu

Podaj poprawny adres e-mail
W związku z bezpłatną subskrypcją zgadzam się na otrzymywanie na podany adres email informacji handlowych.
Informujemy, że dane przekazane w związku z zamówieniem newslettera będą przetwarzane zgodnie z Polityką Prywatności PTWP Online Sp. z o.o.

Usługa zostanie uruchomiania po kliknięciu w link aktywacyjny przesłany na podany adres email.

W każdej chwili możesz zrezygnować z otrzymywania newslettera i innych informacji.
Musisz zaznaczyć wymaganą zgodę

KOMENTARZE (0)

Do artykułu: Zlikwidowany szyb górniczy - propozycja procedur bezpieczeństwa, monitoringu gazowego i raportowania w zakresie możliwych wypływów gazów (komunikat)

NEWSLETTER

Zamów newsletter z najciekawszymi i najlepszymi tekstami portalu.

Polityka prywatności portali Grupy PTWP

Logowanie

Dla subskrybentów naszych usług (Strefa Premium, newslettery) oraz uczestników konferencji ogranizowanych przez Grupę PTWP

Nie pamiętasz hasła?

Nie masz jeszcze konta? Kliknij i zarejestruj się teraz!