Nagłe wydzielanie się gazów

52

Ilość wyrzuconego węgla (lub skały płonnej) iprzy nagłych wyrzutach gazu waha się w bardzo szerokich ¡granicach od kilku do 5000 t lub nawet więcej przy ilości wydzielonego gazu dochodzącej do kilkuset tysięcy m 3.

Nagłe wydzielania dwutlenku węgla bywają na ogół znacznie silniejsze aniżeli metanu. Zależnie od intensywności wyrzuty gazu mogą być po­

dzielone na słabe, średnie i silne. Do słabych zalicza się wyrzuty niedużej ilości węgla i gazu, które prawie że nie powodują przerw pracy w polu;, do średnich, jeżeli wywołują zaburzenia w przewietrzaniu i przerwę pracy trwającą pewien czas; do silnych, gdy zostaną wyrzucone setki ton węgla,

nych w sąsiedztwie dyslokacji geologicznych. Na głębokościach większych intensywność i częstość wyrzutów wzrasta, przy czym występują one również i przy riiezaburzonym zaleganiu pokładu. Wyrzuty C 0 2 zaczy­

nają występować na znacznie mniejszej głębokości a(niżeli wyrzuty me­

tanu. Tak np. w okręgu Gard (Francja) wyrzuty G 0 2 pojawiały się na głębokości 200 m, metanu zaś na głębokości 500 m.

W miarę intensyfikacji wybierania pokładów węgla skłonnych do nagłych wyrzutów i przejścia na coraz większe głębokości wzrasta liczba

Pokłady niebezpieczne pod względem wydzielania gazu mają zwykle w stropie m ocne skały.

Nagłe wydzielania występują zarówno w robotach przygotowawczych, jak i eksploatacyjnych. W robotach przygotowawczych zjawiska te są na ogół częstsze i bardziej intensywne. W większości przypadków nagłe w y­

dzielania występują w pokładach węgla miękkiego, przetartego, ze słabą łupliwością, niemniej jednak obserwuje się je również i w węglach twar­

dych, a nawet i antracytach.

Oznakami poprzedzającymi nagłe wydzielania się gazu są: trzaski i mniejsze tąpania, wzrost ciśnienia* w przodku, odpryslkiwania cząstek węgla, wyciskania węgla z przodku lub ścian, zmiana zawartości gazu w powietrzu, zmiana twardości węgla (zwykle twardość zmniejsza się), zmiana połysku węgla, który staje się bardziej matowy, obniżenie tem­

peratury w otworze.

53

Czasami nagłe wydzielania następują bez żadnych oznak ostrzegaw­

czych.

Na podstawie prac Instytutu Naukowo-Badawczego w Makiejewce (Skoczyński, Karpow, Lidin, Jarowoj i inni) należy wyróżniać następu­

jące rodzaje nagłych wydzieleń:

— nagłe wyrzuty gazu i węgla,

— nagłe zawalenie się (wysypanie się) węgla,

— rozgniatanie i wyciskanie węgla w kierunku wyrobiska przy rów­

noczesnym wydzieleniu gazu.

Nagle w yrzuty gazu i węgla są najbardziej niebezpieczne i przebiegają zw ykle bez oznak ostrzegawczych. Węgiel zostaje tu rozdrobiony do stanu miałkiego pyłu i w yrzucony nagle razem z wydzielającym się gazem, niejednokrotnie na odległość 'kilkudziesięciu lub kilkuset metrów. Zja­

wisku temu towarzyszy uderzenie i silny napór gazu (łamanie obudowy, wywracanie wozów itp.) oraz głośny i ostry huk. Wyrzut następuje zwykle wkrótce po strzałach lub podczas urabiania. W ytworzone w po­

kładzie próżnie mają rozmaity kształt (rys. 25). Przy zbliżaniu się przecz­

nicą do ¡pokładu skłonnego do nagłych wydzieleń należy zawsze liczyć się

Rys. 25. K onfiguracja próżni wytworzonych po nagłym wyrzucie gazów i węgla

z tym, że w chwili jego udostępnienia może wystąpić nagłe wyrzucenie gazu. i węgla, Nagłe wydzielania tego typu są częstym zjawiskiem w ko­

palniach Dolnego Śląska.

Nagłe zawalenie się węgla (wysypanie się) z równoczesnym w ydzie­

leniem gazu — występuje w pokładach bardzo stromych, gdy węgiel jest bardzo miękki i m ocno starty. Cechą tego rodzaju zjawisk jest to, że w poziomych wyrobiskach takich pokładów węgiel nie jest odrzucany na więikszą odległość, lecz pozostaje w miejscu i układa się pod właściwym mu kątem stoku naturalnego (rys. 26). Uderzenie gazu jest słabe. W yrzu­

cenie węgla następuje tylko z góry na dół, zwykle z wewnętrznych naroży przodku (rys. 25 g). W ęgiel nie zostaje rozdrobiony do stanu pyłu. W y­

dzielenie gazu spokojniejsze.

Rozgniatanie i wyciskanie węgla jest bez wątpienia związane z ciśnie­

niem skał, które przejawia się głównie w wystających częściach przod­

ków (rys. 27) oraz w pozostawionych filarach węglowych. Czasami węgiel zostaje wyciśnięty w całym przekroju chodnika i przesunięty na pewną odległość bez jego odwalenia od calizny, Rozgniataniu i wyciskaniu węgla towarzyszy silny trzask (tąpnięcie) i stosunkowo nieduże zwiększenie 54

wydzielania się gazu, W porównaniu z; nagłymi wyrzutami zjawisko przebiega tu wolniej', przy czym zawsze obserwuje się oznaki ostrze­

gawcze.

Próby wyjaśnienia przyczyn nagłych wydzieleń przedsiębrało wielu badaczy. Istniejące teorie można ująć w dwie grupy. Do pierwszej należą teorie (Arnauld, Ghysen, Becker — 1907,, Czernicyn — 1917, Briggs — 1929, R uff — 1927, Com et — 1930, Byków — 1932), które główną rolę przy wyrzuceniu węgla przypisują gazowi, do grupy zaś drugiej — teorie, które wyrzucenie węgla i gazu rozpatrują jako skutek ciśnienia skał i związanych z nim naprężeń (Karpow — 1934, Pieczuk, Jarlier — 1938, Audibert — 1942). Teorie te nie wyjaśniają jeszcze w całej pełni tak skomplikowanego zjawiska, jakim jest nagłe wydzielanie gazu i wyrzu­

cenie węgla. Jedni z badaczy przypisują gazowi rolę główną, inni zno­

wu — rolę podrzędną. T o samo dotyczy również i ciśnienia skał.

Przekrój

Rzut poziomy

Rys. 26. Zawalenie się węgla Rys. 27. Zgniecenie i wyciśnięcie węgla

Z 'powyższego wynika (rys. 24), że wydzielanie się gazu z węgla jest tym większe, im mniejsze jest ciśnienie, co przejawia się w gwałtowniej­

szym wydzielaniu gazu w strefie odprężonej. Poza tym, jak wiemy, nagłe wydzielania potęgują się ze wzrostem głębokości eksploatacji, co zwią­

zane jest ze zwiększeniem zarówno gazonośności, jak i ciśnienia sikał.

Zjawiska, które występują przy nagłych wydzielaniach gazu, oraz warunki ich występowania pokrywają się w znacznym stopniu ze zja­

wiskami tąpań, kiedy to w jednej chwili węgiel w caliźnie zostaje zgnie­

ciony i odprężony. Jeżeli węgieł ten zawierał w sobie dużo gazu, to wsku­

tek takiego nagłego odprężenia musi nastąpić jednocześnie nagłe wydzie­

lenie gazu. Tak więc, jeżeli powolne zgmiatanie węgla przyczynia się do zwiększenia regularnego w ypływ u gazu, to niezawodnie tąpięcie musi spowodować nagłe jego wydzielenie.

Obecnie ustala się pogląd,, że najpewniejszym sposobem zapobiegania nagłym wydzieleniom gazu jest zwalczanie ciśnienia. Jeżeli oprzemy się na wysuniętej na tym miejiscu hipotezie tąpań, musimy przyjść do wniosku, że w celu uniknięcia nagłych wydzieleń konieczne jest prowa­

dzenie robót górniczych tak, by tąpania nie występowały w danym pokładzie.

55

W obec tego do środków zapobiegawczych należy zaliczyć:

wcześniejszą efksploatację sąsiednich pokładów, w których nagłe wydzielania nie występują (pokła&y ochronne), co przyczynia się do odprężenia pokładu niebezpiecznego i częściowego jego odga- zowanda;

stosowanie systemów wybierania z możliwie najmniejszą ilością robót przygotowawczych i m ożliwie długim i równym (bez w ystę­

pów ) przodkiem ścianowym; w tym celu wskazane jest wybieranie 'pokładu w kierunku do granicy i to bez wykonywania ścianowego chodnika przygotowawczego; w przypadku pokładów stromych należy stosować m ożliwie długie odcinki przodku ustępliwego z rozwartymi jego kątami lub też system spągow o-schodow y;

czyste wybieranie węgla bez pozostawiania w sąsiednich pokładach niewybranych filarów ;

— prowadzenie wyrobisk przygotowawczych z obudową wyprzedza­

jącą, a czasami nawet z cementowaniem w przodku (unika się za­

walenia się węgla);

— zmniejszenie prędkości postępu przodku (większe odprężenie węgla).

W celu uniknięcia nagłych wydzielań w czasie wykonywania robót w przodku wskazane jest:

unikanie narzędzi i maszyn o działaniu udarowym \

urabianie węgla tylko za pomocą robót strzelniczych przy zasto­

sowaniu strzelania^ wstrząsającego, tzn. jednoczesnego odpalenia dużej liczby otw orów z silnymi ładunkami; odpalanie powinno się

Dla zabezpieczenia ludzi stosuje się poza tym : zaopatrzenie wszystkich robotników w aparaty oddechowe, urządzanie schronów podziemnych oświetlanie dróg, którymi powinna odbywać się ucieczka ludzi itp. Poza tym pożądane jest stosowanie do urabiania strugów lub innych mecha­

nizmów kierowanych z odległości.

Strzelanie wstrząsające okazało się bardzo skutecznym środkiem za­

pobiegawczym, gdyż przyczynia się ono do wywołania wyrzutu gazu

lony przez otwarte lampy acetylenowe górników, którzy znajdowali się wówczas w podszybiu w oczekiwaniu na klatkę.

W 1956 r. nastąpił d.uży wyrzut gazu podczas ługowania przodku chodnikowego w kopalni Solno w Inowrocławiu (wyrzucone zostało około 600 t soli), a w 1957 r. osiem dużych wyrzutów gazu w kopalni Kłodawa. Wyrzuty następowały tu bezpośrednio po strzałach przepro­

wadzanych z powierzchni po wyjeździe załogi. Nadmienić tu należy, że 56

w ostatnich latach w Kłodawie była duża ilość słabych nagłych wyrzu­

tów soli w ilości ¡kilku ton. Nie jest wykluczone, że w kopalni tej oprócz metanu bierze udział w wyrzutach również i azot.