fot: Jolanta Talarczyk
fot: Jolanta Talarczyk
Czy możemy mówić o dużym zagrożeniu klimatycznym w polskich kopalniach?
- W wyrobiskach podziemnym, którymi przepływa powietrze, występują naturalne i technologiczne źródła dopływu ciepła. W wyniku tego, w wyrobiskach podziemnych występują wysokie temperatury, co, po uwzględnieniu równie wysokiej wilgotności powietrza, powoduje znaczne pogorszenie warunków klimatycznych. Powoduje to obniżenie takich funkcji organizmu człowieka, jak zdolność percepcji, koncentracji, uwagi, spostrzegawczości. Zmiany temperatury powietrza kopalnianego zachodzą na skutek procesów sprężania powietrza w polu sił ciężkości, wymiany ciepła i wilgoci pomiędzy górotworem i lokalnymi, dodatkowymi źródłami ciepła a przepływającym powietrzem. Dodatkowe źródła ciepła stanowią przede wszystkim maszyny i urządzenia, a w szczególności napędy elektryczne i spalinowe.
Utrzymanie wydobycia na poziomie odpowiadającym potrzebom polskiej gospodarki, wiązać się będzie w najbliższej przyszłości z koniecznością wydobywania węgla i rud z głębszych poziomów. Oprócz temperatury pierwotnej górotworu, o wielkości strumienia ciepła dopływającego od górotworu decydują również następujące czynniki: własności termofizyczne skał, temperatura przepływającego powietrza i jej zmiany w czasie, wymiary geometryczne wyrobisk, prędkość przepływu powietrza i czas przewietrzania wyrobiska, straty ciśnienia powietrza w wyrobiskach.
Aktualnie kopalnie prowadzą eksploatację na poziomach zalęgających poniżej 900 m od powierzchni ziemi. W tych warunkach występują wysokie temperatury pierwotne skał, często przekraczające 400 st. C. Uwzględniając wysokie temperatury pierwotne skał oraz zabudowane moce urządzeń energomechanicznych w wyrobiskach górniczych, na pewno możemy mówić o dużym zagrożeniu klimatycznym w polskich kopalniach. Zagrożenie klimatyczne systematycznie w kopalniach będzie wzrastać.
Ile systemów klimatyzacyjnych pracuje obecnie w naszych kopalniach?
- O bezpośrednim stanie zagrożenia klimatycznego decyduje również właściwe planowanie wyrobisk podziemnych, transportu urobku i lokalizacji urządzeń elektrycznych oraz racjonalna wentylacja wyrobisk w aspekcie minimalizacji ogrzewania powietrza dopływającego do stanowisk pracy. W przypadku wysokiej temperatury pierwotnej skał, optymalne wykorzystywanie w/w rozwiązań nie przynosi określonego skutku i zachodzi konieczność stosowania urządzeń chłodniczych.
Aktualnie w kopalniach polskich łączna moc urządzeń chłodniczych przekracza 100 MW. W tej liczbie mieszczą się urządzenia chłodnicze bezpośredniego działania, zwane w górnictwie urządzeniami indywidualnymi, oraz układy klimatyzacji scentralizowanej, wśród których wyróżnia się klimatyzację grupową i centralną. Układy klimatyzacji centralnej pracują w trzech kopalniach („Pniówek”, „Budryk” i ZG „Rudna”) i trwają prace nad wdrożeniem układu klimatyzacji w następnych kopalniach („Bogdanka”, „Knurów” i „Szczygłowice” oraz w ZG „Polkowice–Sieroszowice”). Natomiast grupowe układy klimatyzacji o różnej mocy chłodniczej zbudowane są w siedmiu kopalniach.
Największe zagrożenie klimatyczne występuje w kopalniach Jastrzębskiej Spółki Węglowej. Wszystkie kopalnie, wchodzące w skład JSW, posiadają zabudowane układy klimatyzacji. Dwie kopalnie posiadają układy centralnej klimatyzacji i cztery grupowej. Łączna moc chłodnicza układów centralnych i grupowych klimatyzacji w kopalniach JSW wynosi 21,7 MW. Niezależnie od tej mocy kopalnie te posiadają również indywidualne urządzenia chłodnicze. Poza kopalniami jastrzębskimi, układy klimatyzacji grupowej mają również kopalnie „Staszic”, „Bielszowice” i „Rydułtowy–Anna”.
Skoro jednak polskie kopalnie są już wyposażone w systemy klimatyzacji, to pewnie warto byłoby zainteresować tą produkcją zagraniczne rynki.
- W polskich kopalniach zabudowane są urządzenia chłodnicze produkcji znanych firm światowych i naszych polskich. Przemysł w naszym kraju produkuje indywidualne urządzenia chłodnicze o mocy dochodzącej do 450 kW oraz agregaty wody lodowej o mocy 1 i 2 MW do zastosowań w układach klimatyzacji grupowej. Mając na względzie rozwój eksploatacji surowców oraz wzrost głębokości, w najbliższych latach należy się liczyć z dalszym rozwojem klimatyzacji górniczej i produkcją nowych urządzeń. Produkowane urządzenia chłodnicze znajdują swoich odbiorców również u naszych południowych sąsiadów. W kopalniach czeskich zbudowany został układ klimatyzacji centralnej wg naszego projektu. Niezależnie od układu już pracującego, wykonaliśmy dla drugiej kopalni projekt klimatyzacji centralnej a dla kolejnej – dwa projekty klimatyzacji grupowej.
Czy wdrażanie systemów chłodniczych ma jakiś wpływ na efekty ekonomiczne kopalń?
- Zasadniczym założeniem budowy klimatyzacji jest poprawa warunków klimatycznych związanych z wysoką temperaturą w eksploatowanych ścianach, wynikającą zarówno z głębokości eksploatacji, jak też mechanizacji urabiania, odstawy i transportu urobku. Układy klimatyzacji mają na celu wyeliminowanie bądź ograniczenie zagrożenia klimatycznego w określonych rejonach kopalni poprzez uzyskanie obniżenia temperatury i zmniejszenia wilgotności powietrza oraz poprawę warunków i komfortu pracy. Zgodnie z polskimi przepisami, praca jest dozwolona w normalnym wymiarze czasu, jeśli temperatura powietrza mierzona na termometrze suchym nie przekracza 28 st. C a intensywność chłodzenia nie jest mniejsza od 11 katastopni wilgotnych. Jeśli temperatura na termometrze suchym zawiera się w przedziale 28 – 33 st. C lub intensywność chłodzenia jest mniejsza od 11 katastopni wilgotnych, to obowiązuje skrócony dzień pracy do 6 godzin. Tak więc wydłużenie czasu pracy można bezpośrednio przeliczyć na efekty ekonomiczne.
Efektem ekonomicznym zastosowania klimatyzacji jest obniżenie średniego jednostkowego kosztu oddziałów wydobywczych w wyniku wydłużenia efektywnego czasu pracy i zwiększenia wydobycia. Należy podkreślić, że w kopalniach, które wykorzystują klimatyzację grupową i centralną, nie byłoby możliwości prowadzenia eksploatacji z uwagi na wysoką temperaturę przekraczającą temperaturę dopuszczalną przepisami.
Polskie górnictwo schodzi do coraz niższych poziomów, czy naukowcy i konstruktorzy są gotowi klimatyzować coraz głębsze poziomy naszych kopalń?
- Warunki pracy w kopalniach podziemnych posiadają swoją specyfikę, porównując ją z warunkami pracy w zakładach na powierzchni, która cechuje się przede wszystkim rozproszeniem miejsc pracy na znacznym obszarze oraz nieprzyjaznym dla człowieka środowiskiem pracy. W większości kopalń podziemnych następuje etapowy wzrost zagrożenia klimatycznego, związany z koniecznością wybierania złoża na niższych poziomach głębokościowych po okresie wybierania złoża na wyższym poziomie.
Prowadzone prace naukowe mają na celu zapewnienie właściwych warunków klimatycznych na coraz większych głębokościach. W aktualnym stanie techniki nie jest problemem konstrukcja odpowiednich urządzeń chłodniczych o dużych mocach, ale możliwości odbioru ciepła w miejscu pracy górników. Obecnie realizowane są zadania badawcze, które mają na celu określenie metod doboru układów klimatyzacji dla konkretnych warunków górniczych oraz ograniczenie energochłonności układu. W budowie układów klimatyzacji wykorzystywany jest między innymi potencjał energetyczny zawarty w metanie, który towarzyszy pokładom węgla.
Jest specjalistą z dziedziny geologii inżynierskiej, aerologii górniczej oraz ochrony środowiska. W swej działalności naukowej podejmował tematykę rozpływu gazów spalinowych w wyrobiskach kopalnianych, przewietrzania wyrobisk komorowych w kopalniach soli, zwalczania zagrożenia metanowego w kopalniach węgla kamiennego, gospodarczego wykorzystania metanu, zagadnienia bezpieczeństwa wentylacyjnego i pożarowego oraz klimatyzacji wyrobisk górniczych w kopalniach węgla kamiennego.
Jest autorem podręczników: „Bezpieczeństwo i higiena pracy” (Kraków 2005, AGH, Uczelniane Wydawnictwa Naukowo–Dydaktyczne) oraz „Ratownictwo Górnicze” (Kraków 2006, AGH, Uczelniane Wydawnictwa Naukowo–Dydaktyczne), a także autorem i współautorem ponad dwustu opublikowanych prac naukowych.
