GEOTECHNIKA 2 DOBÝVÁNÍ LOŽISEK NEROSTŮ

Transkript

1 UČEBNÍ TEXTY PRO PŘEDMĚT GEOTECHNIKA STŘEDNÍ PRŮMYSLOVÁ ŠKOLA, KARVINÁ, PŘÍSPĚVKOVÁ ORGANIZACE CENTRÁLNÍ VZDĚLÁVACÍ STŘEDISKO OKD, a.s. ČERVEN 2013 GEOTECHNIKA 2 DOBÝVÁNÍ LOŽISEK NEROSTŮ Ing. Jan Kubica Ing. Jan Kroul

2 Technická spolupráce: Ing. Rudolf Ceniga Ing. Štefan Pieron Ing. Václav Smuž Ing. Milan Macura Ing. Kazimír Koch Ing. Ladislav Laník Korektury: Mgr. Lada Vojtková inż. Daniela Vitošová 2

3 Obsah: 11 Dobývání ložisek nerostů Hlubinné dobývání rudných ložisek Úvod Klasifikace dobývacích metod Dobývací metody Dobývání s volným vydobytým prostorem Dobývání se zakládkou Dobývání na skládku Dobývání na zával Dobývání nerud Povrchové dobývání ložisek Povrchové lomy, povrchové doly Způsoby rozpojování hornin Způsoby odklizových prací Rozpojování hornin trhací prací Dobývání surovin v lomech Pískovny a štěrkovny Podzemní zplyňování uhlí Chemická těžba Těžba zemního plynu Těžba ropy Důlní větrání Význam a úkoly důlního větrání Podstata větrání dolů Přirozené větrání Umělé větrání Plynné složky důlního ovzduší Kyslík O Dusík N Oxid uhelnatý CO Měření CO Vliv oxidu uhelnatého na člověka Metan Způsoby pronikání CH 4 do důlního ovzduší Vlastnosti metanu Koncentrace metanu v důlním ovzduší Měření metanu Přenosné měřicí přístroje Stacionární kontinuální přístroje Oxidy dusíku (nitrózní plyny) NO a NO Sirovodík H 2 S Oxid uhličitý CO Ostatní příměsi důlních větrů Odběr vzorků důlních větrů

4 12.4 Rychlost důlních větrů Rychlost důlních větrů dle BP Měření rychlosti větrů Přístroje na měření rychlosti větrů Metody měření rychlosti větrního proudu Množství větrů Tlak statický, dynamický a celkový Podtlak deprese Zjišťování depresních rozdílů ve větrní síti Nepřímé zjišťování depresních rozdílů Přímé zjišťování depresních rozdílů Aerodynamický odpor důlních děl Skládání odporů ve větrní síti Sériové zapojení větrních cest Paralelní zapojení větrních cest Diagonální zapojení větrních cest zapojení úhlopříčné Ekvivalentní průřez Obecné řešení větrní sítě Rozvádění důlních větrů Vedení a dělení větrů v dole Zařízení pro rozvádění větrů Hráze Regulační větrní dveře Izolační větrní dveře Větrní závěsy Větrní mosty Větrání neproražených důlních děl (separátní větrání) Separátní větrání sací Separátní větrání foukací Separátní větrání kombinované Určení parametrů pro separátní větrání Výpočet separátního větrání Základní parametry pro instalaci lutnového tahu Důlní ventilátory Větrací lutny Větrání porubů Dočasně neobsazená důlní díla Postup při nahromadění metanu a plynných škodlivin a při zjištění fukače Klimatické a mikroklimatické podmínky v hlubinných dolech Teplotní změny důlních větrů Faktory ovlivňující teplotu důlních větrů Vliv teploty okolních hornin, teplotní gradient a geotermický stupeň Další faktory způsobující ohřev důlního ovzduší Faktory způsobující ochlazování důlního ovzduší Strojní chlazení Strojní chlazení přímou metodou Strojní chlazení nepřímou metodou Centrální strojovna na povrchu Centrální strojovna pro strojní chlazení v podzemí Ostatní části centrálního strojního chlazení

5 13.3 Výpočet místní klimatizace Mikroklimatické podmínky a stanovení přípustné doby práce Měření mikroklimatických podmínek v dole Stanovení měřicích míst Separátně větraná dlouhá díla Stěnové poruby (větrání do Y a U ) Hloubení Důlní provozovny Způsob měření mikroklimatických podmínek Aspirační psychrometr Anemometry Mikroklimatické hodnocení pracovišť Mikroklimatické hodnocení pracovišť na povrchu Přípustná doba práce na pracovištích v podzemí Použité symboly a tabulky Směnová efektivní pracovní doba Energetický výdej, tepelně vlhkostní podmínky na pracovišti, tepelně izolační vlastnosti oděvu Dlouhodobě ( a krátkodobě ( únosná doba práce Režim práce a odpočinku Režim odpočinku bezpečnostní přestávky Srovnání stanovené efektivní pracovní doby Zákaz práce a havarijní situace Zaokrouhlování Příklad vyhodnocení mikroklimatických podmínek Přirozené způsoby zlepšování klimatických poměrů Přetlakové chladicí komory Degazace Úvod Smysl a účel degazace Geologie a stanovení plynodajnosti Základní prvky degazačního systému Degazační stanice Degazační síť a armatury Degazační metody Monitoring a bezpečnostní čidla Kogenerace spoří emise CO Výsledky Dolu Darkov v degazaci Hlediska důlní degazace Důlní prach a protivýbuchová opatření Prach jako škodlivina Opatření v boji proti prachu Snižování množství prachu při technologických procesech Opatření technickoprovozní Kontrola poprašování, zásoby a vlastností inertního prachu Zdravotní opatření Prach jako příčina výbuchu Ochrana proti vzniku výbuchu uhelného prachu Prostředky k ochraně proti přenosu výbuchu uhelného prachu Hrázové objekty

6 Protivýbuchové uzávěry Prachové uzávěry Vodní uzávěry Důlní zápary, ohně a požáry Postup při zdolávání požárů Postup při přímém zásahu Hašení nepřímým zásahem Místa se zvýšeným požárním nebezpečím Prostředky požární ochrany Kamenný prach Hasicí přístroje Důlní požární vodovod Požární výzbroj Hadicové skříně Požární sklady Nehořlavá výztuž Protipožární prevence u pásových dopravníků Použití otevřeného ohně v místech se zvýšeným požárním nebezpečím Samovznícení Řešení samovznícení v závalovém prostoru Řešení samovznícení u dlouhých důlních děl Uzavírání požářišť Zpřístupňování uzavíraných požářišť Ověření inertizace závalového prostoru porubu dusíkem Důlní otřesy Teorie vzniku důlního otřesu Základní pojmy a zásady boje proti otřesům Metody průběžné prognózy Aktivní prostředky protiotřesové prevence Pasivní prostředky protiotřesové prevence Zařazování důlních děl Vedení důlních děl Protiotřesová prevence v OKD Určení oblastí napětí v horském masivu Určení ochranné zóny Geomechanický monitoring Stanovování napětí v horském masivu Měření hydroštěpením Měření odlehčením vrtného jádra Tenzometrická sledování dna vývrtu Měření napětí ve vyrubaném prostoru Měření tlakovými čidly ve vrtech Měření pomocí plochých lisů Měření výnosu vrtné drtě Diskování vrtného jádra Tenzotermické sledování Měření deformací v horském masivu Měření konvergence Měření dilatace Snímání svírání vrtů

7 Náklonoměrná měření Fotogrammetrické měření Měření výškových posuvů v horském masivu Nivelační měření v dole Nivelační měření na povrchu Měření výškových posunutí ve vrtech Měření zatížení výztuže Zatížení výztuže dlouhých důlních děl Zatížení výztuže porubů Vyhodnocování geomechanického monitoringu Průtrže uhlí a plynů Úvod Způsob práce v uhlí ve slojích s nebezpečím průtrží Bezpečnostní zařízení a pomůcky Opatření na ochranu proti průtržím uhlí a plynu prognóza Opatření na ochranu proti průtržím uhlí a plynu prevence Prevence nadrubání a podrubání Prevence zavlažování uhelné sloje Prevence odlehčovací trhací práce v uhlí Prevence otřasná trhací práce Prevence odlehčovací vrty První zásah při vzniku průtrže Pohotovost báňských záchranářů Šetření a záznamy o průtržích Důlní voda Problematika vymezení pojmu Vliv hornin a jejich vlastností na stav podzemních vod Rozdělení dolů z hlediska ohrožení přítoky a průvaly vod Ochrana proti náhlému přítoku povrchových vod Opatření pro vedení důlních děl v oblasti zvodnělých horizontů Vlastnosti důlní vody Základní způsoby odvodňování dolů Odvodňování hlubinných dolů Odvodňování jam a štol Hlavní čerpací stanice Žumpovní chodby a výtlačná potrubí Pomocné čerpací systémy Důlní čerpadla Pomocné čerpací stanice Odvodňovací stoky Odvodňování povrchových dolů Důlní záchranářství Organizace a úkoly báňské záchranné služby Úkoly báňské záchranné služby Hlavní báňská záchranná stanice Úkoly hlavní báňské záchranné stanice Závodní báňská záchranná stanice Úkoly závodní báňské záchranné stanice Vybavení a umístění báňských záchranných stanic Vybavení báňské záchranné stanice

8 Vybavení hlavní báňské záchranné stanice Vybavení závodní báňské záchranné stanice Dýchací přístroje a oživovací přístroje Báňské záchranné sbory Členové báňského záchranného sboru Báňský záchranný sbor hlavní báňské záchranné stanice Báňský záchranný sbor závodní báňské záchranné stanice Požadavky na odbornou způsobilost báňských záchranářů Báňský záchranář Lezec a potápěč Četař Služební řád Zásady zdolávání havárie báňskými záchranáři Postavení velitele báňského záchranného sboru Postavení velitele základny Postavení mechanika na základně Postavení četaře Postavení zástupce četaře Postavení lékaře na základně Postavení báňského záchranáře Příprava a organizace záchranářské akce Četa Základna Výjezd na záchranářskou akci Zásah Zásah ve ztížených mikroklimatických podmínkách Technické vybavení báňských záchranných stanic Výjezdová vozidla HBZS Ostrava (obr. 20-1) Výjezdové vozidlo Ford Tranzit F Výjezdové vozidlo Ford Tranzit F Výjezdové vozidlo Ford Tranzit F Výjezdové vozidlo Škoda Fabia velitel pohotovosti Výjezdové vozidlo SANITA W CRAFTER speciál (LV1, LV2) Výjezdové vozidlo potápěčů MERCEDES UNIMOG Zásahové vozidlo Mitsubishi Pajero Technika pro sledování složení ovzduší Dýchací technika Důlní osobní svítidlo Vyprošťovací technika Další technika Provedení dýchací techniky Izolační regenerační přístroje Izolační regenerační přístroje s tlakovým kyslíkem Izolační regenerační přístroje s chemicky vázaným kyslíkem Přístroje s otevřeným okruhem Přístroje hadicové Přístroje filtrové Ochrana zdraví První pomoc První pomoc (PP)

9 Tepenné krvácení Žilní krvácení Krvácení z dutin První pomoc při zlomeninách Úrazy hrudníku Bezvědomí Ochrana zdraví před vznikem nemocí z povolání v podmínkách OKD Nemoci z povolání a kategorizace prací Škodliviny způsobující nemoci z povolání Zátěž hlukem Vibrace Profesionální artróza Namáhavost práce Osobní ochranné pracovní pomůcky Pravidla pro nakládání s chemickými látkami a přípravky Základní pojmy Bezpečnostní list Nakládání s nebezpečnými chemickými látkami a přípravky Odborně způsobilá osoba Pravidla o bezpečnosti Základní podmínky pro nakládání Nakládání s odpady Pravidla a podmínky pro nakládání s odpady Základní podmínky pro nakládání s odpady Nádoby na odpadky (v dole) Nakládání s odpadními oleji Pokyny k provozu laserových zdrojů na důlních pracovištích Práce s lidmi a zásady vedení pracovní skupiny Psychologické aspekty pracovního prostředí Etické hodnoty pracoviště se projevují v respektování zákonů, na kvalitě výsledků Pracovní motivace Motivace pracovníků v zaměstnání Motivace formou chvály Demotivace na pracovišti Komunikace v pracovním procesu Osobnost Temperament Typologie osobnosti Vedení lidí v pracovních kolektivech Pracovní výkonnost Konflikty na pracovišti Řešení konfliktů na pracovišti Vývoj konfliktu Reakce na konflikt Vliv hlubinného dobývání na povrch Teorie pohybu hornin nad vyrubaným prostorem Činitelé ovlivňující pohyb zemského povrchu Balsová metoda Důlní škody a ochrana proti nim Ochranná opatření v dole Ochranná opatření na povrchu

10 23.3 Vymezení ochranného pilíře Dobývání jámových ochranných pilířů Dobývání ostatních ochranných pilířů Vliv těžby uhlí na životní prostředí Zatížení krajiny Těžba, horninový masiv a povrchové jevy Poklesy a krajina Ovlivnění podzemní vody dobýváním Produkce hlušin a odvaly v krajině Uhelné kaly zátěže a využitelnost Rekultivace Plynné emise Uvolnění metanu dobýváním Metan a oxid uhličitý po ukončení těžby Úpravnictví Základní pojmy a pochody úpravy Třídění Mechanické třídění Mechanické třídiče nepohyblivé Mechanické třídiče s vibračním pohybem třídicí plochy Hydraulické třídění Třídicí hydrocyklóny Plnoplášťové odstředivky Drcení a mletí Účel a význam zdrobňování Způsoby drcení a mletí Stupeň zdrobnění Hlavní typy drtičů a mlýnů Čelisťové drtiče Kuželové drtiče Kladivové a odrazové drtiče Kulové mlýny Tyčové mlýny Troubové mlýny Kolový mlýn Rozdružování Gravitační rozdružování Rozdružování v těžkých suspenzích Rozdružování v sazečkách Rozdružování na splavech Rozdružování ve šroubovicových rozdružovačích Magnetické rozdružování Elektrické rozdružovače Flotace Chemické způsoby úpravy Odvodňování Odvodňování hrubozrnných a středně zrnitých materiálů Odvodňování jemnozrnných materiálů a kalů Zahušťovací nádrže Etážové a lamelové usazovací nádrže

11 Odvodňování vlivem odstředivé síly Odvodňování zahuštěných suspenzí filtrací Bubnové vakuové filtry Kotoučové vakuové filtry Kalolisy Bubnové a kotoučové tlakové filtry Sušení Podzemní stavitelství Rozdělení podzemních staveb Vývoj podzemního stavitelství Rozvoj moderních technologií v podzemním stavitelství Prstencová metoda a nemechanizované štítování Nová rakouská tunelovací metoda Plnoprofilové tunelovací stroje Technologie výstavby tunelů prováděných z povrchu Hloubené podzemní stavby Typy pažení Záporové pažení Štětové stěny Pilotové stěny Protlačování Podzemní uložiště plynu Radioaktivní odpad

12 12

13 11 Dobývání ložisek nerostů 11.1 Hlubinné dobývání rudných ložisek Úvod Dobývání rud je v porovnání s dobýváním jiných užitkových nerostů mnohem složitější. Příčinou je genetická rozmanitost, různý a měnící se tvar, mocnost a úklon ložiska, vlastní rudné výplně a bočních hornin. Také kontakt žíly s nadložím a podložím je často neurčitý. Kromě toho bývají rudná ložiska značně prostoupena geologickými poruchami. Vlastní technologie rozpojování je z důvodu velké tvrdosti rudy i okolních hornin obtížná a náročná. Záleží hlavně na vrtacích a trhacích pracích Klasifikace dobývacích metod Následkem velké rozmanitosti parametrů určujících postup při dobývání ložisek rud existuje dnes již přes 300 rudných dobývacích metod, které jsou popsány a dokumentovány ve světové odborné literatuře. Tento velký počet dobývacích způsobů se snažili různí autoři utřídit klasifikací. Přitom se však systémy klasifikací liší mezi sebou hodnotícími kritérií. Například v některých klasifikacích byly zvoleny za kritérium způsoby vyztužování vydobytých prostor nebo metody dobývání rudy výstupky a sestupky, nakloněnými nebo horizontálními pásy, jindy byla kritériem posloupnost dobývání pater, způsob dopravy rudy z dobývek atd. Dnes se obecně přijímá klasifikace hlubinných metod dobývání rudných ložisek podle M. J. Agroškova. Třídí dobývací metody rudných ložisek do šesti tříd podle způsobu vyplnění vydobytého prostoru: a) dobývací metody s volným vyrubaným prostorem, kde se vydobytý prostor ani nezakládá, ani nezavaluje, ani soustavně nepodpírá výztuží, b) dobývací metody se zakládkou, u nichž se vydobytý prostor vyplňuje zakládkovým materiálem, c) dobývací metody se skládkou, neboli do zásoby, kde se vydobytý prostor udržuje dočasně rozpojeným užitkovým nerostem, d) dobývací metody na zával, u nichž se nechává vyrubaný prostor zavalit nadložními horninami, e) dobývací metody s vyztužením vyrubaného prostoru, kde se ihned po rozpojení a odtěžení rudy staví výztuž, f) dobývací metody kombinované, u nichž jsou vyvinuty nejméně dva klasifikační prvky předchozích tříd Dobývací metody Dobývání s volným vydobytým prostorem Charakteristickým znakem těchto dobývacích metod je skutečnost, že při rubání bloku zůstává vyrubaný prostor volný a nezaplňuje se ani rubaninou, ani zakládkou. Strop vzniklého prostoru se výztuží nepodpírá, popřípadě se jen provizorně podpírá dřevěnou výztuží, která slouží spíše jako výztuž pracovní. Podmínky pro použití: a) pevná rudná výplň, b) pevné boční horniny, hlavně nadložní. Této metody se používá u ložisek o úklonu 10º až 40º. Hlavním požadavkem pro použití tohoto dobývacího způsobu je velká pevnost nadložních hornin. Přípravné práce záleží v ražení rozrážek a chodeb, jimiž se ložisko rozdělí na dobývací pruhy nebo bloky. Široká porubní fronta postupuje na celém úseku připraveném k dobývání těžní chodbou. K udržování vyrubaného prostoru se používá nejčastěji pravidelně (obr. 11-1) nebo nepravidelně rozmístěných pilířů s chudou rudou nebo hlušinou. 13

14 Obr. 11-1: Dobývání s volným vyrubaným prostorem s pravidelně zanechanými pilíři Ztráty rudy ponechávané v pilířích dosahují až 40%. Aby se tyto ztráty omezily a zvýšila se výrobnost, udržuje se vyrubaný prostor dřevěnými hráněmi vyplněnými často hlušinou, hlušinovými hráněmi nebo žebry z hlušiny. V malých mocnostech a při středních úklonech se používá nejčastěji škrabáků, u větších mocností nakládačů a kolových přepravníků. Pevnost stropních vrstev zvětšujeme případně svorníky. Obr. 11-2: Dobývání s volným vyrubaným prostorem s pravidelně zanechanými pilíři 1 Vrtací vůz 2 Rudná výplň 3 Nakládač 4 Přepravník 5 Ponechaný pilíř Dobývání se zakládkou Dobývání se zakládkou je náročný a značně nákladný způsob dobývání rudných ložisek. Je však mnoho důvodů, proč musíme tohoto způsobu stále používat. Patří k nim: nepříznivé báňsko geologické podmínky, jako jsou málo pevné rudy i boční horniny, ložiska s nevýrazným kontaktem s mnohými odžilky apod., dále nutnost ochrany povrchu před devastací, nutnost ochrany jam a hlavních překopů, možnost dosáhnout dobré výrubnosti u cenných rud a u nepravidelných ložisek, zmenšení důlních tlaků a nebezpečí otřesů. 14

15 Obr. 11-3: Výstupková dobývací metoda 1 Horní patrová chodba 2 Tvárnicová klenba 3 Ochranný poval 4 Zakrytí těžního oddělení 5 Těžní oddělení 6 Lezní oddělení 7 Výpusti 8 Odpočívadlo 9 Hlušina na klenbě 10 Dobývkový komín 11 Zakládka 12 Dřevěné pažení 13 Dolní patrová chodba 14 Suchá zeď 15 Podloží 16 Nastřílená rubanina 17 Dobývaný blok rudy Obr. 11-4: Rudný důl 1 Těžní věž 2 Odkaliště 3 Terasy 4 Větrní vrt 5 Spirálová úpadnice 6 Skipové nádoby 7 Žumpovní překop 8 Čerpací stanice 9 Drtič 10 Nakládací rampa 11 Jímka 12 Dávkovač rudy 13 Průzkumné vrty 14 Zakládka Dobývání na skládku Podstata této metody spočívá v sestřelování rudy ve vodorovných nebo šikmých pásech, přičemž se ruda okamžitě nevypouští, ale zůstává ve vyrubaném prostoru, kde plní funkci zakládky nebo podpírá dočasně boky komor. Z odstřelené rudy se vypouští podle koeficientu 15

16 nakypření po dobu dobývání jen asi 30 až 40 %. Musí se totiž stále ponechávat asi 2 m vysoký pracovní prostor mezi již odstřelenou zásobou a neodstřelenou rudou. Rozpojená ruda zároveň tvoří pevnou podlahu v pracovním prostoru. Rubanina klesá sýpy na spodní směrnou chodbu samospádem. Vyrubaný prostor se zavalí nebo založí až po vypuštění rudy ze skládky a po vydobytí mezipatrových a mezikomorových pilířů. Ložisko nebo jeho část, kterou lze dobývat na skládku, musí splňovat tyto podmínky: ruda i boční horniny musí být dostatečně pevné, úklon ložiska musí být větší než 50º, mocnost rudy musí být 0,8 až 24 m, kontakt rudy s podložím a nadložím musí být ostrý a pravidelný, ložisko nesmí být porušené ani vyvinuté s mnoha odžílkami, rudná výplň musí být bez jalových vložek. Ruda nesmí být náchylná ke samovznícení, nesmí být hygroskopická, nesmí se časem znehodnocovat a musí být dostatečně soudržná, aby se skladováním nedrobila. Obr. 11-5: Jednokřídlové dobývání na skládku s výstupky Obr. 11-6: Dobývání na skládku 16

17 Dobývání na zával Hlavním znakem těchto dobývacích metod je to, že se vymezené vyrubané prostory dají zavalit přímo za porubem. To má velké přednosti, neboť trhací práce jsou mnohem efektivnější a k zakládání vydobytých prostorů není nutná zakládka nahrazuje ji hlušina z bočních hornin. Tyto metody se dále vyznačují tím, že se dobývá shora dolů, a to tak, že se ložisko rozdělí na lávky (plasty). Metodu lze použít u ložisek střední i velké mocnosti až do 100 m, při úklonu malém i strmém. Ruda je nejvhodnější středně pevná a průvodní horniny snadno zavalující. Obr. 11-7: Dobývání mezipatrovým závalem Obr. 11-8: Dobývání mezipatrovým závalem 1 Zával povrchu 2 Závalová hornina 3 Odstřelená ruda 4 Vrty pro trhací práci 5 Ražba mezipatrové chodby 6 Zásobník rudy 17

18 11.2 Dobývání nerud Nerudami nazýváme všechny nerostné suroviny, které nelze zařadit mezi látky hořlavé (kaustobiolity) nebo mezi suroviny, ze kterých se převážně vyrábějí kovy. Nerudy mají stále větší význam pro řadu průmyslových odvětví, jako je hutnictví se slevárenstvím, průmysl chemický, keramický a sklářský, papírenský, elektrotechnický a gumárenský, pro optiku a umělecká řemesla i pro zemědělství a potravinářství. Jsou také základem výroby stavebních hmot. Převážná část nerudných ložisek je při povrchu, takže jejich výplně se těží běžnými povrchovými způsoby dobývání. Někdy se však nerosty vyskytují ve větších hloubkách a dobývají se hlubinnými metodami, a to týmiž způsoby jako uhlí a rudy, nebo metodami vhodně modifikovanými, jak to vyžaduje tvar ložiska a jeho uložení. Obr. 11-9: Přehled dobývacích metod 11.3 Povrchové dobývání ložisek Ložiska užitkových surovin uložená mělce pod povrchem dobýváme povrchovým způsobem po odkrytí skrývky. Zejména u hlouběji uložených ložisek jsou na odkrytí skrývky kladeny značné prostředky. Povrchové dobývání je vždy spojeno s narušením vodního režimu a s devastací krajiny a vysokými náklady na rekultivaci krajiny. K nevýhodám povrchového dobývání patří i nepříznivý vliv povětrnosti zejména v době dešťů a v zimě, kdy způsobuje kolísání těžby. K přednostem povrchového dobývání patří: a) vysoká výrubnost ložiska (povrchové dobývání mívá ztráty podle druhu ložiska a způsobu uložení 2 až 5 %), b) možnost nasazení výkonné techniky a komplexní mechanizace, c) možnost značné koncentrace těžby, d) možnost selektivního dobývání, e) kratší doba výstavby a menší investiční náklady, f) menší úrazovost, g) větší produktivita práce. 18

19 Povrchové lomy, povrchové doly Název lom se užívá ve dvou významech. V hospodářském smyslu je to báňský závod, který povrchovým způsobem dobývá ložisko užitkového nerostu. V technickém smyslu je to souhrn povrchových hornických děl, která slouží k dobývání ložiska. Názvu povrchový důl se užívá pro lomy ležící pod úrovní terénu, na rozdíl od tzv. lomů stěnových nebo svahových, rozvinutých nad terénem, na svahu vyvýšeniny. Jámové lomy dobývají užitkové nerosty z hloubky při malém plošném rozsahu. Podle druhu dobývaných nerostů jsou lomy uhelné, rudné, lomy na ostatní užitkové nerosty (nerudy) a lomy na stavební hmoty. Obr : Technické prvky skrývkového řezu a Pracovní plošina; b svah; c čelní postup; d postup v blocích. Základním technickým prvkem lomového dobývání jsou řezy (obr ). Jsou to horizontální vrstvy tvaru ústupů, rozdělující jak ložisko, tak i odklizové horniny nadložní (u strmých ložisek i podložní). Řez má pracovní plošinu a a svah b. Šířka řezu je určena rozměrem dobývacích a dopravních strojů. Výška řezu se udává absolutními a relativními čísly. Důlní mapa obsahuje trojí vrstevnice: povrchu, hlavy sloje a podloží (obr ). Délka řezu závisí na tvaru ložiska a použité mechanizaci. Může být několik set metrů až několik kilometrů. Obr : Rozdělení řezu v nadloží a v ložisku, vrstevnice povrchu, hlavy a paty sloje 19

20 Způsoby rozpojování hornin Způsoby rozpojování hornin, a to hornin odklizových i užitkových (ložisek), patří k základním prvkům technologie v lomech a povrchových dolech. Základní způsoby rozpojování jsou dva: a) rozpojování rypadly (obr ,13,14,15); b) rozpojování trhací prací. O tom, kterého z těchto základních způsobů rozpojování se použije, rozhodují především mechanické vlastnosti rozpojovaných hornin Způsoby odklizových prací Způsob přemisťování odklizových hornin určuje způsob dopravy mezi rypadlem a výsypkou. Nejefektivněji se jeví přímý přesun skrývky pomocí skrývkových mostů (obr ). Obr : Skrývkový most Obr : Nejmodernější kolesové rypadlo KK 1300 Obr : Sdružené rypadlo Obr : Lopatové rypadlo 20

21 Přesun skrývky kromě pásových dopravníků je realizován i pomocí velkoobjemových kolejových vozů nebo těžkých nákladních automobilů. Těžená surovina se přemisťuje ke zpracování obdobně: a) pásovými dopravníky (např. hnědé uhlí dopravujeme přímo pásovými dopravníky do elektrárny); b) kolejovou dopravou; c) nákladními automobily Rozpojování hornin trhací prací Obr : Rozdělení trhacích prací na lomech Obr : Schéma řadového odstřelu Obr :Schéma clonového odstřelu Obr : Schéma komorového odstřelu Obr : Schéma kombinovaného odstřelu 21

22 Dobývání surovin v lomech V lomech dobýváme drobný, polohrubý a kusový - blokový materiál. Základní rozdělení: a) dobývání na skloněné lomové stěně (obr a 21); b) mlýnkování (nálevkování; anglický způsob; obr ); c) rozpojování plošnými odstřely; d) dobývání clonovými odstřely (obr ); e) dobývání komorovými odstřely (obr ); f) dobývání kombinované (obr ). Obr : Dobývání ve stupních Obr : Odtěžení rozvalu rubaniny Obr : Mlýnkování (nálevkování) Pískovny a štěrkovny Štěrky a písky patří mezi suroviny s největším objemem těžby s využitím pro stavebnictví. Jedná se o rozvolněný materiál, na který stačí méně výkonná technika. Tento materiál nejčastěji těžíme v povodí bývalých toků řek. Štěrky těžíme přímo i z vody z břehu nebo z plovoucích pontonů (obr ). 22

23 Obr : Těžený sortiment Obr : Plovoucí bagr při práci ve štěrkovně 11.4 Podzemní zplyňování uhlí Podmínkou je existence uhelného ložiska, neboli sloje v určité hloubce pod povrchem, což bývá obvykle stovky metrů. Podstatou metody je, že se uhelná sloj navrtá hlubinnými vrty z povrchu a zapálí se. K hoření dochází pod zemí, takže se do atmosféry neuvolňují žádné plynné exhalace ani škodliviny. K zapálení uhlí je potřeba oxidantů nejčastěji vzduch, vodní pára či kyslík, obvykle směs těchto plynů. Při prohořívání uhlí vzniká směs hořlavých plynů, jako je například oxid uhelnatý, metan nebo vodík, která se jímá a následně komerčně využívá. Technické detaily si firmy obvykle střeží jako své know how. Zjednodušeně lze technickou podstatu metody demonstrovat dvojicí vrtů, které jsou v úrovni sloje navzájem propojeny (obr ). Propojení se dnes provádí metodou horizontálního vrtání, kdy se vrt postupně odklání od svislice do požadovaného směru. V takto propojených vrtech se jedním z nich injekčním vrtem vhání oxidační médium a u tohoto vrtu se uhlí také zapálí. Plyn vznikající termickým rozkladem uhlí, hořením, se pak jímá druhým vrtem. Tímto způsobem je docíleno, že probíhá do určité míry kontrolované hoření směřující od injekčního vrtu k čerpacímu. Složení vzniklého plynu záleží na složení oxidačního média. Ideální je vznik metanu, vzniká ale též vodík a oxid uhelnatý, který je podstatou prudce jedovatého svítiplynu. V praxi se však nepoužívá jen jedna dvojice vrtů, ale celý systém, kterým se zplyňuje rozsáhlejší plocha najednou. V každém případě existuje mnoho technických variant podle typu ložiska a vlastností vrstvy uhlí. 23

24 Obr : Podzemní zplyňování uhlí 11.5 Chemická těžba V České republice byla chemická těžba realizována na uranovém ložisku Stráž pod Ralskem od roku Dávkování chemikálií do vtlačeného roztoku bylo ukončeno v roce Technologie chemického loužení uranu je založena na vtlačení roztoku kyseliny sírové do rudnonosného horizontu. Vtlačený roztok prochází horninou a postupně rozpouští uranové rudy. Roztok obohacený o uran je pak čerpán na povrch, kde je uran separován v chemických stanicích a přepracován do odbytové formy tzv. uranového koncentrátu (též ʺžlutý koláčʺ). Roztok zbavený uranu je po doplnění obsahu kyseliny sírové a oxidačního činidla (kyseliny dusičné) vtlačen zpět do podzemí. Obr : Princip chemické těžby 24

25 Chemická těžba ve Stráži pod Ralskem (1969 až 1996) Navrtáno celkem technologických vrtů Plocha vyluhovacích polí 628 ha Kontaminovaná plocha 27 km 2 Produkce uranu t Zpracováno výluhů cca 400 mil. m 3 Spotřebováno chemikálií: t kyseliny sírové t kyseliny dusičné t čpavku t kyseliny fluorovodíkové (čištění vrtů) Od roku 1996 probíhá nepřetržitě sanace dané oblasti. Pro dosažení bezpečného stavu v podzemí je nutné vyvézt cca 3,7 mil. t kontaminátů. Při použití současných technologií sanace bude ukončena kolem roku Při sanaci se získává uranová ruda ve zmenšujícím se množství. Z asanované kyseliny sírové se předpokládá celková výroba dalších produktů a to: Kamenec t Síran amonný t Síran hlinitý t Kamenec na výrobu hnojiv t Objem kalů m 3 Asanace probíhá obdobným způsobem jako těžba s tím rozdílem, že do obvodových vrtů se vhání čistá voda, která v podzemí postupně ředí kontaminát. Rozšiřování kontaminace je zjišťováno kontrolními vrty vně asanované oblasti. Předpokládané náklady ze státního rozpočtu na celou asanaci zřejmě přesáhnou 70 miliard Kč Těžba zemního plynu Zemní plyn je přírodní směs plynných uhlovodíků s převažujícím podílem metanu CH 4 a proměnlivým množstvím neuhlovodíkových plynů (zejména inertních plynů). Těžený (přírodní) zemní plyn se podle složení dělí do čtyř základních skupin: 1. zemní plyn suchý (chudý) - obsahuje vysoké procento metanu (95-98%) a nepatrné množství vyšších uhlovodíků, 2. zemní plyn vlhký (bohatý) - vedle metanu obsahuje vyšší podíl vyšších uhlovodíků, 3. zemní plyn kyselý - je plyn s vysokým obsahem sulfanu (H 2 S), který se v úpravárenských závodech před dodávkou zemního plynu do distribučního systému odstraňuje, 4. zemní plyn s vyšším obsahem inertů - jedná se hlavně o oxid uhličitý a dusík. Z vyšších uhlovodíků obsahují zemní plyny hlavně nasycené uhlovodíky, které jsou za normálních podmínek plynné - etan, propan a butan. V některých ložiscích obsahují zemní plyny i uhlovodíky, které jsou za normálních podmínek kapalné (od pentanu výše), které se při úpravě oddělují jako plynový kondenzát. Jejich směs se nazývá gazolín nebo přírodní benzín. V současné době je nejvíce využívaným zemním plynem tzv. naftový zemní plyn, který vznikal společně s ropou. Pokud se naftový zemní plyn těží společně s ropou, jedná se 25

26 zpravidla o zemní plyn vlhký. V některých lokalitách ložiska neobsahují žádnou ropu, ale pouze zemní plyn suchý. Vedle naftového plynu se dnes využívá i karbonský zemní plyn, který se z bezpečnostních důvodů odtěžuje při těžbě uhlí. Tento plyn je svým složením vždy suchý. Karbonský plyn se využívá v oblastech těžby černého uhlí. Zásoby naftového zemního plynu jsou dostatečné, ale již dnes se řeší otázka, co bude po vyčerpání veškerých zásob plynu. Jednou z možností je výroba náhradního zemního plynu zplyňováním uhlí. Princip výroby zemního plynu z uhlí lze popsat jednoduchou rovnicí: Uhlí + H 2 O = CH 4 + CO 2. Perspektivní se jeví i těžba plynu z břidlic. Břidlice jsou však málo porézní a plyn je nutno uvolňovat speciálními metodami (obr ). Současné technologie však vyžadují pro těžbu velké množství vody. Plyn z břidlic se těží z vrtů, do nichž se nejprve napumpuje voda s pískem a případně i chemikáliemi. Tím se hornina rozruší a vytlačí se z ní plyn, který se potom na povrchu jímá. Ochránci životního prostředí se ale obávají toho, že chemikálie by mohly znečistit zdroje podzemní vody. Obr : Způsoby těžby přírodního plynu Obr : Způsob těžby břidlicového plynu 26

27 11.7 Těžba ropy Kdysi existovaly lokality, kde ropa přirozeně vyvěrala na zemský povrch. Nyní se ropa získává pomocí vrtů. Většinou je v nalezišti společně s ropou přítomen zemní plyn, který zajišťuje potřebný tlak, a tak může ropa samovolně vytékat. To se nazývá primární způsob těžby. Obvykle lze takto získat kolem 20 % ropy obsažené v nalezišti. S postupem času tlak klesá až k bodu, kdy musí nastoupit sekundární metody, jako je čerpání ropy pomocí pump (obr ), nebo udržování podzemního tlaku vodní injektáží, zpětným pumpováním zemního plynu, vzduchu, příp. CO 2. Dohromady se, primárními a sekundárními metodami, podaří vytěžit % celkového množství ropy. Terciární metody nastupují v okamžiku, když už ani sekundární metody nestačí na udržení produkce a těžba je ještě stále ekonomická, což závisí na aktuální ceně ropy a výši těžebních nákladů. Jejich principem je snížení viskozity zbývající ropy, většinou injektáží horké vodní páry získávané často kogenerací, přičemž se spalováním zemního plynu vyrábí elektřina a odpadní teplo je využito k tvorbě vodní páry. Někdy se také ropa rozehřívá zapálením části ropného ložiska. Příležitostně se také používá injektáž detergentů. Terciární metody dovolují vytěžit dalších 5 15 % ropy v nalezišti. Uvedená čísla jsou pouze průměrná: Ve skutečnosti se celková vytěžitelnost naleziště pohybuje od 80 % (pro lehkou ropu) do 5 % (v případě těžké ropy). Obr : Těžba ropy Obr : Ropná plošina Obr : Těžba ropných písků Těžba roponosných písků v Albertě (obr ), která kdysi byla považována za příliš nákladnou a devastující krajinu, je nyní byznysem v hodnotě miliard dolarů. Ložiska směsi lepkavého bitumenu smíchaného s pískem, jílem a vodou se ukrývají pod několika desítkami metrů zeminy. Po odklizení svrchní zeminy plní obří rypadlo 24 hodin denně nákladní automobily převážející směs s bitumenem do úpravny. Horkou vodou 27

28 se bitumen oddělí od písku a listí vyplave na povrch a pak je dále poslán do rafinerie. Zbytky písku, vody a bitumenu se odvedou do odkaliště. Kvůli jedinému barelu ropy je nutno přemístit čtyři tuny zeminy. Ropné břidlice je souhrnné označení usazených hornin, které obsahují organický materiál, nazývaný kerogen. Jeho podíl se pohybuje mezi 10% a 30%. Kerogen může být přeměněn na ropu pyrolýzou, během níž je ropná břidlice zahřívána na C bez přístupu kyslíku. Odhaduje se, že světová ložiska ropných břidlic by vydala na miliard barelů ropy, což je množství porovnatelné se zásobami klasické ropy. Ropné břidlice mohou být také přímo spalovány jako málo výhřevné palivo. Estonsko, Rusko, Brazílie a Čína v současnosti ropné břidlice těží, ale jejich produkce z ekonomických a ekologických důvodů klesá. 28

29 12 Důlní větrání 12.1 Význam a úkoly důlního větrání Správné a dokonalé větrání je jednou ze základních podmínek pro zdravou, bezpečnou a výkonnou práci. Se zřetelem na postup prací do větších hloubek nabývá problematika účinného a správného větrání stále většího významu. Úkoly důlního větrání lze shrnout do tří základních požadavků. Na jednotlivá pracoviště v dole musíme přivádět takové množství větrů, které je nezbytně nutné: a) k dýchání lidí, k páaci strojů (odvádění dostatečného množství tepla, přísun kyslíku pro spalovací motory), b) k ředění zdraví škodlivých, jedovatých a třaskavých plynů, par a prachů pod mez stanovenou bezpečnostními předpisy, c) k vytvoření optimálních klimatických poměrů na pracovištích Podstata větrání dolů Přirozené větrání Obr. 12-1: Přirozené větrání důlních děl Podmínkou přirozeného větrání důlních děl je vznik depresního rozdílu mezi vtažnou a výdušnou jámou. Základní podmínkou je výškový rozdíl ústí obou jam (obr. 12-1) a druhou podmínkou je rozdíl teploty ovzduší v důlních dílech a na povrchu. Změnou teploty ovzduší se mění jeho měrná tíha. Velikost tepelné deprese Δ p t : (Pa) kde: l 2 hloubka místa, v němž je p t vyvozována (m) γ vt.. střední měrná tíha vtažného vzduchového sloupce výšky l 2 (N.m -3 ) γ výd.. střední měrná tíha výdušného vzduchového sloupce výšky l 2 (N.m -3 ) Umělé větrání Umělé větrání je řešeno pomocí ventilátorů, kterými vyvozujeme depresní rozdíl mezi vtažnou a výdušnou jámou. Rozlišujeme dva základní způsoby umělého větrání dolu, a to: a) sací větrání (obr. 12-2), kdy ve výdušné jámě ventilátor vytváří podtlak a depresní rozdíl mezi vtažnou a výdušnou jámou způsobuje proudění důlních větrů, b) foukací větrání (obr. 12-3), kdy ventilátor u vtažné jámy vyváří přetlak a následně depresní rozdíl mezi vtažnou a výdušnou jámou způsobuje proudění důlních větrů. 29

30 Obr. 12-2: Sací větrání Obr. 12-3: Foukací větrání Sací větrání používáme na plynujících dolech. Foukací větrání používáme při těžbě surovin obsahujících například radon. Přetlak omezuje výstup radonu do ovzduší Plynné složky důlního ovzduší Hlavní součástí důlních větrů je atmosférický vzduch. Suchý atmosférický vzduch je směsí několika plynů, v níž asi 99 % tvoří směs dusíku a kyslíku. Kromě těchto dvou plynů se v suchém vzduchu ve větším množství vyskytují jen argon a kysličník uhličitý. Vodík a vzácné plyny (neon, hélium, krypton a xenon), kysličníky dusíku, amoniak, emanace rádia, thoria a aktinia jsou ve vzduchu obsaženy v tak malých množstvích, že nemají téměř význam. Pro běžné výpočty používáme těchto zaokrouhlených hodnot: kyslík 21 % objemu, dusík 78 % objemu a ostatní plyny a páry 1 % objemu. V důlních dílech, ve kterých se zdržují nebo mohou zdržovat pracovníci, musí důlní ovzduší obsahovat objemově nejméně 20 % kyslíku a koncentrace dále uvedených plynných škodlivin nesmí překročit tyto hodnoty: Metan (CH 4 ) 1,0%, Oxid uhelnatý (CO) 0,003%, Oxid uhličitý (CO 2 ) 1,0%, Oxidy dusíku (nitrózní plyny) 0,00076%, Sirovodík (H 2 S) 0,00072%. Závodní dolu může na přechodnou dobu povolit sníženou koncentraci kyslíku až na 19 %, avšak současně je povinen nařídit opatření k odstranění tohoto stavu Kyslík O 2 Kyslík je nezbytný pro dýchání lidí. Podstatou dýchání je okysličování krve kyslíkem, který vniká do plic a dostává se do krve složitou soustavou plicních alveol. Za oběhu lidským organismem ztrácí krev kyslík, obohacuje se oxidem uhličitým a nastupuje cestu žilami zpět do alveol, kde CO 2 prolíná do plicních prostorů a je vydechován do ovzduší. Do krve se dostává asi vdechovaného kyslíku. Vydechované vzdušiny obsahují asi 17 % O 2, 4 % CO 2 a vodní páru. Ovzduší s 15 % O 2 (při normálním atmosférickém tlaku) člověk snáší po kratší dobu, avšak pro nedostatečné okysličování krve se dostavují dýchací potíže, nevolnost a závratě. Klesne-li koncentrace O 2 na 13 %, je život člověka již ohrožen. Klesne-li koncentrace O 2 na 9 %, nastává rychlé bezvědomí a smrt následkem kyslíkového hladovění. Hlavní příčinou poklesu obsahu kyslíku v důlních větrech je okysličování (oxidace) různých organických a anorganických látek (výdřevy, hornin, užitkových nerostů). V uhelných dolech se okysličováním spotřebovává asi 93 % kyslíku. Vedlejšími příčinami poklesu obsahu kyslíku v důlních větrech je dýchání lidí a hlavně chod strojů s výbušnými motory. 30

31 Velká spotřeba kyslíku nastává v dolech za mimořádných havarijních situací (oheň, požár a výbuch). Na poklesu obsahu kyslíku v důlním ovzduší mají podíl vysoké koncentrace škodlivých plynů, zejména metanu. Každých 5 % metanu sníží obsah kyslíku v ovzduší přibližně o 1 % Dusík N 2 Dusík je nejedovatý, nehoří ani hoření nepodporuje. Zvýšený obsah N 2 ve vzduchu snižuje objemové procento kyslíku, ředí jej a zmírňuje okysličovací pochody. Proto dusíku používáme s úspěchem při hašení ohňů. Při dýchání zůstává dusík netečný a za normálních podmínek nemá škodlivé účinky na zdraví člověka. Nebezpečí pro člověka znamená tehdy, jestliže svou přítomností ve vyšší koncentraci sníží obsah kyslíku pod přípustnou mez. Obsah dusíku má značný význam ve směsi plynů v izolačních regeneračních dýchacích přístrojích, kde může vyvolat tzv. dusíkovou narkózu. V dolech může dusík exhalovat spolu s metanem a oxidem uhličitým. Bývá také obsažen v plynech dyšáků, neboli fukačů. Kromě toho se dostává dusík do důlních děl při trhací práci a rovněž jako produkt rozkladu organických látek. Po důlních požárech nebo výbuších, při nichž byl kyslík spotřebován buď ve velkém množství, nebo zcela, tvoří dusík podstatnou složku ovzduší, tzv. záduch Oxid uhelnatý CO Oxid uhelnatý je plyn prudce jedovatý. Je bez barvy a zápachu. Poměrná hmotnost je přibližně stejná jako u vzduchu, takže je rozptýlen rovnoměrně v celém profilu důlního díla. Jde o hořlavý a plyn výbušný v rozsahu od 15 % do 70 %. Pracovat v důlním ovzduší s koncentrací oxidu uhelnatého do 0,013% je možné za předpokladu, že průměrná koncentrace oxidu uhelnatého za osmihodinovou nebo kratší pracovní směnu nepřekročí hodnotu 0,003% a po celou dobu práce bude kontinuálně měřena koncentrace oxidu uhelnatého v důlním ovzduší. Do důlního ovzduší se oxid uhelnatý dlouhodobě uvolňuje nejčastěji ze záparů uhlí. Krátkodobě lze vysoké koncentrace zaznamenat po trhací práci. Měřitelné množství vzniká při chodu důlních lokomotiv se spalovacími motory. Mimořádně lze výskyt oxidu uhelnatého zaznamenat pří důlních ohních a požárech a při výbuchu uhelného prachu nebo třaskavých plynů Měření CO Obr. 12-4: Nasávač K měření koncentrací CO používáme přenosné přístroje a stacionární přístroje s přenosem naměřených hodnot do dispečinku. Mezi základní měřicí přístroj patří nasávač (obr. 12-4) ve spojení s detekční trubičkou (obr. 12.5). Počet nasátí je jeden krát, pokud na trubičce není uvedeno jinak. Černé trubičky na CO mají dvě stupnice, a to na jedno nasátí nebo na deset nasátí. 31

32 Obr. 12-5: Měření plynných složek pomocí detektoru Obr. 12-6: Délkové detekční trubičky Modernější přenosné přístroje (obr. 12-7,8,9) jsou elektronické digitální přístroje. Obr. 12-7: Přístroj DRÄGER X - am Přístroj DRÄGER X - am 7000 měří až 5 druhů plynů, doba měření až 20 hodin, vestavěná pumpa, odběrová hadička 45 m, záznam provozních hodnot až 50 hodin, čtení dat na PC, váha 1090 gramů. 32

33 Mezi další používané přístroje v OKD patří: Obr. 12-8: DRÄGER X - am 5000 Obr. 12-9: MSA AUER - ORION plus DRÄGER X - am měří až pět druhů plynů, doba provozu až 12 hodin, externí pumpa, hadička 20 metrů, záznam dat až 1000 hodin, výpis na PC, váha 220 gramů + baterie. MSA AUER - ORION plus - měření až pěti druhů plynů, nasávání vzorku - trvalý chod čerpadla, možnost prodloužení hadičky, váha 720 gramů, doba provozu 10 hodin, výpis z paměti na PC. V OKD pracují i další typy přístrojů. V současné době je nejrozšířenějším přenosným přístrojem DRÄGER X - am Rozsah měření a nastavení alarmových mezí DRÄGER X - am 5600 je uveden v tabulce číslo 16. Tabulka číslo 16: Rozsah měření DRÄGER X - am 5600 CH 4 CO CO 2 NO 2 O 2 Rozsah měření % ppm 0-5 % 0-50 ppm 0-25 % Alarm A1 1 % 30 ppm 1 % 5 ppm 20 % Alarm A2 1,5 % 130 ppm 1,5 % 7,6 ppm 19 % Nastavení expozičních alarmů STEL/TWA (hygienická měření) je uvedeno v tabulce. Tabulka číslo 17: DRÄGER X - am nastavení expozičních alarmů STEL/TWA CO Čas expozice Časově vážený průměr Alarm TWA 480 minut 30 ppm Alarm STEL 90 minut 125 ppm Analyzátory DRÄGER X - am 5600 jsou určené pro sledování koncentrace 5 plynů (CH 4, CO, NO 2, CO 2 a O 2 ) jsou označeny modrým štítkem, Analyzátory určené pro sledování koncentrace 4 plynů ( CH 4, CO, NO 2, CO 2 ) jsou označeny zeleným štítkem. Analyzátory pro sledování koncentrace 3 plynů CH 4, CO, CO 2 ) nejsou označeny štítkem. Oxid uhelnatý měříme i nepřetržitě pomocí stacionárních kontinuálních elektronických měřicích přístrojů. Naměřenou hodnotu lze sledovat v místě měření na displeji přístroje. 33

34 Hodnoty měření jsou rovněž nepřetržitě přenášeny i do počítače na dispečinku. Počítač zaznamenává a vyhodnocuje výsledky měření. Při zvýšení koncentrace počítač upozorní inspekční službu na vzniklou nebezpečnou situaci. Stálá kontrola koncentrace oxidu uhelnatého kontinuálními analyzátory musí být v uhelném dole prováděna: Ve výdušném proudu SVO. Ve slojích náchylných k samovznícení ve vtažném a výdušném větrném proudu SVO, kde se razí nebo dobývá. Výsledky kontrol na pracovišti musí být sděleny předákovi. Je-li zjištěno překročení stanovených koncentrací metanu nebo oxidu uhličitého nebo oxid uhelnatý v koncentraci vyšší než 0,001%, musí být zjištěna příčina zvýšeného výskytu a provedena vhodná bezpečnostní opatření Vliv oxidu uhelnatého na člověka Oxid uhelnatý je plyn prudce jedovatý. Slučuje se s hemoglobinem červených krvinek 250 až 300 krát snadněji než kyslík, takže organizmem člověka obíhá krev nasycená místo oxyhemoglobinem HbO 2 karboxyhemoglobinem HbCO, a podle stupně nasycení krve nastává u člověka otrava. Obr : Fyziologický vliv CO na lidský organizmus Podle nových poznatků je specifický účinek oxidu uhelnatého na člověka způsobován především jeho množstvím rozpuštěným v krevním séru a teprve potom jeho množstvím vázaným na hemoglobin. Tím se vysvětlují chronická onemocnění i při zcela nízkých koncentracích CO, neboť jde o součet účinků na některé skupiny buněk nervového systému, čímž vznikají charakteristické příznaky otravy oxidem uhelnatým. Ta se projevuje zejména bolestmi hlavy, závratí, poruchou vědomí, později překrvením jater, popřípadě poškozením srdečního svalu a mozku. Jedním z charakteristických příznaků akutní otravy je nedostatek schopnosti postiženého snažit se o vlastní záchranu. Příznakem chronické otravy při dlouhodobém pobytu v ovzduší s malými koncentracemi CO je únava, nervozita, porucha paměti a jiné poruchy psychického rázu. Přehled o účincích CO na lidský organizmus ukazují diagramy na obr a

35 Obr : Závislost tvorby karboxyhemoglobinu na koncentraci CO ve vzduchu, na době jeho vdechování a na tělesné činnosti Metan Metan vznikl během prouhelňovacího procesu tlením organických látek za nepřítomnosti vzduchu. Vyskytuje se v uhelných a některých rudných ložiskách, ale také v ložiskách kamenné a draselné soli a má značný podíl v ložiskách ropy a zemního plynu. V uhelných slojích a okolních horninách je metan nahromaděn buď jako vázaný, nebo volný. Vázaný metan se může vyskytovat buď jako plyn absorbovaný, tj. zhuštěný na pórovitém povrchu uhlí a zuhelnatělých hornin, nebo jako absorbovaný, tj. vniklý do uhelné hmoty, s níž vytvořil jakoby pevný roztok. Metan přitom zůstal v uhelné hmotě jako v prvotním ložisku. Z uhlí uniká teprve drcením uhlí důlním tlakem (např. při otřesech) nebo při rozpojování uhlí mechanickými prostředky apod. Volný metan vyplňuje všechny póry, vlasové trhliny a dutiny v uhlí nebo i v sousedních horninách, do nichž unikl z uhlí a v nichž se shromažďoval pod tlakem jako v druhotném ložisku. Zejména pórovité horniny, např. pískovce, mohou obsahovat velká množství metanu. Množství metanu nezávisí jen na množství uhlí a na stupni jeho prouhelnění, nýbrž také na vlastnostech pokryvných vrstev. Tam, kde uhelné souvrství vychází až na povrch, nebo tam, kde je přikryto horninami propustnými pro plyny, je uhlonosný útvar bez plynů nebo je na plyny chudý (např. kladenský revír) Způsoby pronikání CH 4 do důlního ovzduší a) Exhalace je pozvolný, ale stálý a trvalý výstup metanu z pórů a trhlin uhelné substance nebo průvodních hornin. Množství vystupujícího metanu závisí na velikosti obnažených ploch, na plynonosnosti uhlí a průvodních hornin a na jejich propustnosti. Do důlního ovzduší se uvolňuje z rozvolněného uhlí a průvodních hornin, z volných ploch důlních chodeb a největší podíl na exhalaci metanu mají závalové prostory porubů. 35

36 Absolutní exhalace (m 3 CH 4 d -1 ) - objemový průtok větrů ve výdušné jámě (m 3 s -1 ) k koncentrace CH 4 ve výdušné jámě Relativní exhalace (m 3 CH 4 t -1 denní těžby) T d denní těžba (t ) b) Fukač je intenzívní unikání metanu pod tlakem z různých trhlin a dutin, které jsou odkryty dobývacími pracemi. Metan v nich bývá nahromaděn pod velkým tlakem a často ve velkém množství, zpravidla i s jinými plyny (hlavně s CO 2 a N 2 ). Výstup plynu je provázen syčením. Doba trvání fukače bývá různá, od několika dní až po desítky let; rovněž tak vydatnost fukačů kolísá od několika m 3 do několika desetitisíc m 3 za 24 hodin. Protože se na fukače narazí zpravidla nečekaně, vzniká tím v dole nebezpečí, že budou zaplynovány i celé úseky. Nejlépe se fukač zneškodní tím, jestliže se rychle zachytí a odvede potrubím nebo samostatným větrným proudem na povrch. c) Plynové průtrže - neboli erupce, jsou náhlé a násilné úniky plynů z jejich ložiska, které bývají provázeny vymrštěním značného množství drobného uhlí. Vyskytují se v plynujících slojích s pevnými pískovcovými nebo slepencovými vrstvami v nadloží; bývají spíše v podřadných mírných sedlech, stlacích a zduřeninách než velkých poruchách. Plynové erupce mohou být čistě metanové nebo smíšené, při nichž se kromě metanu uvolňuje oxid uhličitý. Tento CO 2 nepochází z prouhelňovacího pochodu, nýbrž z podvulkanické činnosti Vlastnosti metanu a) Metan je o polovinu lehčí než vzduch, proto při nedostatečné rychlosti proudění ovzduší stoupá vzhůru a tvoří pod stropem metanové vrstvy. Koncentrace metanových vrstev může dosáhnout nejen výbušných hodnot, ale může z ovzduší vytlačit kyslík a způsobit u pracovníků ztrátu vědomí až smrt udušením. Podmínky pro vytvoření metanových vrstev lze odvodit z následujícího vzorce: > 2 Pokud je výsledek větší než 2, nejsou splněny v rychlost větrného proudu (m ) k koncentrace CH 4 S světlý průřez důlního díla (m 2 ) podmínky pro tvoření metanových vrstev. b) Nebezpečný je i v tom, že se jedná o plyn bez barvy a zápachu. c) Metan je výbušný ve směsi se vzduchem za normálních okolností od 5% do 14%. Od 15% může hořet. K zapálení metanových vrstev došlo od řezných orgánů razicích a dobývacích strojů. Funkční postřiky nejen snižují prašnost, ale mají být účinné tak, aby znemožnily zapálení metanu. Zápalná teplota metanovzdušné směsi je 650 až 750 ºC. Zpoždění výbuchu: při iniciační teplotě 650 ºC je zpoždění 10 s. Při iniciační teplotě ºC je zpoždění 1 s. 36

37 Rovnice hoření: CH 4 + 2O 2 CO 2 + 2H 2 O kj. Rovnice výbuchu: CH 4 + 2( O 2 + N 2 ) = CO 2 + H 2 O+ 2 N 2. Obr : Diagram výbušnosti metanu Mezní koncentrace výbušnosti CH 4 : 5 až 14 %, nejprudší výbuch nastává při 9,5 %. V důlním prostředí působí rozšíření uvedených mezí zvýšený tlak, teplota, přítomnost dalších plynů a uhelné hmoty na hodnoty 4,5 až 14,5 % CH 4. Výbuchová teplota třaskavé směsi metanu se vzduchem je 2150 až 2650 ºC, v uzavřeném prostoru 1850 ºC, mohou-li se plyny po výbuchu rozpínat. Nejvyšší hodnota přetlaku na čele vzdušné rázové vlny je 2,8 MPa. Mezně únosná hodnota přetlaku pro člověka je 0,3 MPa Koncentrace metanu v důlním ovzduší Koncentrace metanu v důlním ovzduší těch důlních děl, ve kterých se zdržují nebo mohou zdržovat pracovníci, nesmí být větší než 1 %. Pouze v místech, která jsou mimo účinný dosah větrního proudu, je dovolena místní koncentrace metanu do 2 %, musí však být provedena nezbytná opatření k odstranění tohoto stavu. Není-li možno využitím okamžitě dostupných technických opatření snížit koncentraci metanu na 1%, může dát závodní dolu na nezbytně nutnou dobu písemný souhlas se zvýšením koncentrace metanu: a) až na 1,5% ve všech větrních proudech včetně pracovišť, kromě porubů s úpadním vedením důlních větrů a celkového výdušného větrného proudu, b) až na 2% v průchodním výdušném větrním proudu za posledním pracovištěm až k celkovému výdušnému větrnímu proudu. c) Tuto zvýšenou koncentraci metanu nemůže dovolit, je-li průchodní výdušný větrní proud veden úpadně. Písemný souhlas může vydat nejvýše na 6 měsíců. V písemném souhlasu je závodní dolu povinen uvést dobu, na kterou je souhlas vydán, a současně 37

38 plynující určit technická opatření pro snížení koncentrace metanu a zabránění vzniku metanových vrstev. Tabulka č. 18: Zařazení dolů z hlediska výskytu CH 4 Doly D e f i n i c e II. třídy nebezpečí I. třídy nebezpečí Doly s nebezpečím průtrží hornin, uhlí a plynů, všechny doly OKR a doly, které na základě měření zařadí OBÚ Ostatní plynující doly Ne plynující Obsah CH 4 v žádném větraném díle nepřekročí 0,1 %, po zastavení větrání na 24 h v žádném důlním díle nepřekročí obsah CH 4 1 % Měření metanu Koncentrace metanu v důlním ovzduší plynujícího dolu musí být kontrolována: a) na obsazených pracovištích, v místech, kde se zdržují pracovníci a ve výdušných větrech z porubů a dobývek při prohlídkách pracovišť technickým dozorem, b) ve větrních cestách s dopravou lokomotivami s naftovým nebo elektrickým motorem, a to ve směně, v níž se přepravuje; místa kontrol určí organizace v dopravním řádu, c) v prostorách s elektrickým zařízením a v jejich okolí do 20 metrů, avšak ve směru k závalu jen pokud je to bezpečně možné. Kontrola musí být provedena před spuštěním elektrického zařízení, za jeho chodu v intervalech určených organizací a před opětovným spuštěním, pokud přerušení chodu trvalo déle než 3 hodiny Přenosné měřicí přístroje Měření interferometrem Interferometrem měříme množství metanu a oxidu uhličitého v ovzduší. Můžeme měřit samostatně i metan a koncentraci oxidu uhličitého získáme odečtením CH 4 od směsi CH 4 + CO 2. Při vyšších koncentracích než 2% CO 2 při měření CH 4 musíme použít předřadný pohlcovač s natronovým vápnem. Při indikaci v místech se zvýšenou vlhkostí použijeme předřadný pohlcovač se sušidlem. DI 2 rozsah měření 0 až 10 %, DI 2C rozsah 0 až 100 %. Při převzetí interferometru ve výdejně zkontrolujeme, zda správně funguje optická soustava a zda je správně nastavená nulová poloha. Na stupnici odečítáme podle levého černého pruhu. Obr : Obrazy v okuláru interferometru DI - 2 Při indikaci přístrojem lze provést měření jen v jednom bodu, nemůžeme nasávat při chůzi. Indikaci pokud možno provádíme pod stropem, ve větších mocnostech pomocí 38

39 nástavných trubiček (obr ). Obr : Odečítání naměřené hodnoty z interferometru Interferometry jsou postupně nahrazovány moderními digitálními přístroji, popsanými v odstavci Výsledky měření interferometrem zkreslují tyto plyny: 1 % H 2-1 % 3,5 % CO + 1 % -5 % O % 0,32 % C 2 H %. Kontinuální metanoměry přenosné Používají se na pracovišti, kde existuje nebezpečí náhlého zvýšení koncentrace metanu, například v kombajnových ražbách. Přístroj nás automaticky upozorní na zvýšenou koncentraci CH 4 akustickou signalizací. Kontinuální přenosné metanoměry se používají povinně i při předfaráních. Přenosný analyzátor SIGNAL 5 pro měření metanu měří v rozsahu 0 až 100 %. Pro rozsah 0 až 3 % je přesnost měření 0,3 % CH 4. Doba provozu minimálně 10 hodin. Přístroj má světelnou i zvukovou signalizaci, má rovněž paměť pro uložení naměřených hodnot. Váha přístroje 0,4 kg. Obr : Kontinuální metanoměr SIGNÁL Stacionární kontinuální přístroje Stacionární přístroje na měření plynů jsou určeny na kontinuální měření metanu a oxidu uhelnatého. Přístroje jsou konstruovány tak, že při překročení povolené koncentrace metanu vypnou na pracovišti přívod elektrického proudu. Naměřené hodnoty jsou přenášeny na dispečink a jsou archivovány. Na překročení povolených koncentrací je upozorněna počítačem i inspekční služba. 39

40 Obr : Stacionární přístroje na kontinuální indikaci plynných složek Stálá kontrola koncentrace metanu stacionárními kontinuálními analyzátory metanu musí být v dole II. třídy nebezpečí prováděna: V separátně větraném důlním díle s elektrickým zařízením, kde se razí nebo dobývá. Na pracovišti s pohyblivým elektrickým strojem, které je větráno průchodním větrním proudem a kde nelze vyloučit zvýšení koncentrace metanu nad 1%. Ve výdušném větrním proudu SVO. Ve výdušném větrnm proudu, kde byla povolena zvýšená koncentrace metanu. Při překročení nastavené havarijní meze kontinuálního analyzátoru metanu musí být zabezpečeno automatické odpojení elektrické energie v ohrožené oblasti Oxidy dusíku (nitrózní plyny) NO a NO 2 Oxidy dusíku vznikají při velmi vysokých teplotách spojením dusíku a kyslíku. V důlních podmínkách se můžeme setkat s nitrózními plyny ve splodinách po trhací práci. Povolená koncentrace 0,00076% ukazuje, že se jedná o prudce jedovatou složku důlního ovzduší. Pro indikaci používáme detekční trubičky nebo přenosné elektronické měřicí přístroje Sirovodík H 2 S Sirovodík v důlním prostředí vzniká tlením dřeva ve vodě. Setkat se s ním můžeme při průvalu vod ze stařin, ze kterých se může intenzivně uvolňovat. Zapáchá po shnilých vejcích. 40

41 Jedná se o nejjedovatější plyn s povolenou koncentraci 0,00072%, který je velmi nebezpečný již při koncentraci 0,07%. V minulosti došlo k hromadné smrtelné otravě pracovníků při průvalu vod ze stařin. Indikaci provádíme detekčními trubičkami nebo přenosnými elektronickými měřicími přístroji Oxid uhličitý CO 2 Jak již bylo uvedeno, oxid uhličitý pochází z podvulkanické činnosti a může být i součástí prouhelňovacího procesu. CO 2 v dole se objevuje i následkem dýchání, činnosti spalovacích motorů a případně hoření. Z horniny se do prostředí uvolňuje exhalací nebo ze smíšených průtrží. Jedná se o inertní plyn, který však vytlačuje kyslík a při větších koncentracích (3 až 7 %) může způsobit dýchací potíže a při vyšších koncentracích i smrt udušením. Má štiplavý zápach a nakyslou chuť. Poměrnou hmotnost má o 50 % větší než okolní ovzduší. Při nedostatečném proudění ovzduší se u počvy vytvářejí zvýšené koncentrace CO 2. Indikaci provádíme pomocí interferometru, detektoru nebo elektronických měřicích přístrojů. Povolené koncentrace v důlním prostředí jsou do 1 %, závodní dolu může povolit výjimku až do 1,5 % CO Ostatní příměsi důlních větrů Vodík (H 2 ) působí na člověka nepřímo tak, že svou přítomností snižuje obsah kyslíku podobně, jak bylo uvedeno u metanu. Vzniká při důlních ohních a požárech rozkladem uhlovodíků z uhlí. Je to plyn hořlavý a smíchán se vzduchem tvoří výbušnou směs, která se zapaluje při teplotě 580 až 600 ºC. Vyskytuje se ojediněle spolu s metanem a dusíkem v exhalovaných plynech a fukačích, a to v poměrně malém množství. Etan (C 2 H 6 ) vzniká především při důlních ohních a požárech rozkladem vyšších uhlovodíků, ale je také mezi důlními plyny jako produkt prouhelňování. Zpravidla se vyskytuje ve velmi malých množstvích, obvykle jako příměs metanu. Je nebezpečnější než metan, neboť zápalná teplota výbušné směsi je nižší než u metanu a také exploze této směsi probíhá prudčeji. Oxid siřičitý (SO 2 ) je plyn prudce jedovatý, rozežírá ostře sliznici (zvláště oční). Při obsahu 0,05 % SO 2 nastává u člověka po delším vdechování smrt. V ovzduší se prozrazuje svým pronikavým zápachem již při 0,0005 %. V dole se tvoří při důlních požárech a výbuších uhelného prachu, obsahuje-li uhlí síru. V menším množství se tvoří při okysličování sirníkových rud. Vodní pára (H 2 O) se do důlního ovzduší uvolňuje odpařováním vody. Ovlivňuje klimatické poměry a snižuje ochlazovací účinek. Obsah vodních par v ovzduší měříme vlhkoměry Odběr vzorků důlních větrů Obsah plynných složek důlních větrů určíme nejpřesněji chemickým rozborem. K tomuto účelu se v dole odebírají vzorky vzdušin do normalizovaných skleněných vzorkovnic (obr ). Jsou to skleněné láhve, které jsou na obou koncích zakončeny nátrubky pro nasazení pryžových hadic se svorkami. Vzorkovnice se před odběrem vzorků vzdušin naplní mírně okyselenou a obarvenou vodou. Pro přesný rozbor se plní vzorkovnice kyselým vodným roztokem obsahujícím 15 % chloridu vápenatého a 15 % chloridu sodného. Při odběru se uvolní nejdříve horní a pak dolní svorka tak, aby voda vytékala rychlostí potřebnou k odebírání průměrného vzorku; proto se vzorkovnicí při odběru pohybuje po celém průřezu důlního díla. Po skončení odběru se vzorkovnice uzavře přitažením svorek. Odběr vzorků s rozborem v laboratoři je sice velmi přesný a spolehlivý způsob zjišťování plynných složek důlních větrů, ale příliš zdlouhavý. Na výsledek musíme čekat i několik 41

42 hodin. Např. při záparech jsme schopni podle rozboru vzorku ovzduší přesně určit dobu přechodu záparu na otevřený oheň. Obr : Vzorkovnice pro odběr vzorků důlního ovzduší 1 skleněná nádoba; 2- pryžová hadice; 3 - svorky 12.4 Rychlost důlních větrů Rychlost důlních větrů dle BP Rychlost důlních větrů musí být nejméně: 0,15 m s -1 v hloubených svislých dílech, 0,2 m s -1 v ústí komor, 0,5 m s -1 pokud koncentrace metanu v důlním ovzduší je větší než 0,5%, 0,6 m s -1 při úpadním vedení důlních větrů mimo poruby, 0,3 m s -1 na ostatních pracovištích, kromě porubů, kde jsou větry vedené úpadně, zde musí být rychlost větrů nejméně 1 m s -1. Rychlost důlních větrů v plynujících dolech však musí být taková, aby zabránila vzniku metanových vrstev, pokud jejich vzniku není zabráněno jinak. Rychlost důlních větrů nesmí být větší než: 4 m s -1 v otvírkových a přípravných důlních dílech a porubech, 10 m s -1 v ostatních důlních dílech s chůzí nebo pravidelnou dopravou lidí, 15 m s -1 v ostatních důlních dílech bez chůze a pravidelné dopravy lidí. V důlních dílech, pokud neumožňují jakoukoliv chůzi nebo dopravu lidí, není rychlost větrů omezena Měření rychlosti větrů Přístroje na měření rychlosti větrů Stacionární kontinuální přístroje pro měření rychlosti větrů (obr ) umísťujeme zejména ve výdušných chodbách porubů. Nedostatečná rychlost větrního proudu ihned signalizuje problémy ve větrním oddělení. Tyto přístroje jsou schopné diagnostikovat i zvrat větrního proudu, který je vždy havarijním stavem. Veškeré údaje jsou okamžitě přenášeny na dispečink a na havarijní stavy je okamžitě upozorněna inspekční služba. 42

43 Obr : Stacionární přístroj pro měření rychlosti větrů Přenosné přístroje proměření rychlosti větrů Nejpoužívanějšími přístroji na měření středních rychlostí větrů (od 0,4 m.s -1 do 10 m.s -1 ) jsou lopatkové anemometry (obr ). Při větších rychlostech větrů by se však lopatky deformovaly, a proto používáme k měření rychlosti nad tuto hranici anemometrů miskových (obr ). Orientační měření provádíme digitálními anemometry lopatkovými (obr ). Princip všech anemometrů je stejný: lopatkové kolo (miskový kříž) se působením větrního proudu otáčí a pohání přitom přes převody ručičku počítacího zařízení. Vlivem tření součástí přístroje nejsou odečtené hodnoty přesné a musí se upravit podle korekčního diagramu dodaného výrobcem (obr ). Měření můžou značně zkreslovat i kapky vody rozprášené v ovzduší, zejména při větších rychlostech větrného proudu. Obr : Lopatkový anemometr Obr : Miskový anemometr Anemometry lopatkové i miskové lze v podstatě rozdělit na tři skupiny: a) anemometry automatické, které mají vestavěnou samospoušť a automatické vypínání, jelikož rychlost proudění se určuje z průměru naměřených hodnot za určitý čas, b) anemometry poloautomatické, u nichž zapínání a vypínání ovládá měřič, který čas měření určuje pomocí hodinek, přístroj udává naměřenou průměrnou hodnotu, c) anemometry bez automatiky. 43

44 Obr : Lopatkový anemometr Obr : Diagram korekce otáček anemometru Metody měření rychlosti větrního proudu Podstatně obtížnější než měření středních a velkých rychlostí je měření malých rychlostí (pod 1 m.s -1 ). Malé rychlosti měříme pomocí kouřových trubiček, katateploměrem, popřípadě diferenciálním anemometrem. Měření pomocí kouřových trubiček, i když je tento způsob značně nepřesný, je pro orientaci dostačující. Při měření postupujeme tak, že v důlním díle vymezíme úsek 3 m dlouhý a stopkami měříme čas, za který proběhne kouřový obláček, vyfouknutý balonkem z kouřové trubičky, předem stanovenou dráhu. Měřit musíme aspoň ve třech různých výškách profilu a z naměřených hodnot brát aritmetický průměr. Rychlost větru určíme jako podíl dráhy a střední hodnoty změřeného času. Při použití přenosných měřicích přístrojů výsledky nikdy nezískáváme z jednoho bodu, ale vždy odečítáme z celého profilu důlního díla (obr ). Obr : Způsoby vedení anemometru v profilu chodby Průměrnou rychlost pohybu anemometru udržujeme kolem 0,2 m/sec. Měření opakujeme několikrát, až máme k dispozici nejméně dvě měření lišící se max. o 5 %. Ty pak upravíme podle korekčního diagramu daného anemometru a vypočítáme aritmetický průměr v s. 44

45 12.5 Množství větrů Množství větrů nelze v dolech přímo měřit. Počítá se proto jako součin naměřené střední rychlosti (m/min) a profilu důlního díla S (m 2 ) v místě měření rychlosti: (m 3 /min) Pro běžné zjišťování velikosti profilu stačí měřit potřebné rozměry: šířku a a výšku h důlního díla a podle druhu výztuže vypočítat světlý profil. Výztuž OO - (viz odstavec ). Výztuž SP - (viz odstavec ). Deformované průřezy v dole odměříme. Na povrchu narýsujeme v měřítku a zplanimetrujeme (odečteme plochu rozdělením na čtverečky) Tlak statický, dynamický a celkový Při proudění větrů rozeznáváme dva druhy tlaku: statický a dynamický. Statický tlak (statická deprese a statická komprese) p s je vnitřní tlak větrů, který při proudění působí na boční stěny větrních cest. Obr : Tlak statický, dynamický a celkový (při sacím a foukacím větrání) Statická složka působí kolmo na sledovanou plochu. -2 = kg m -1 s -2 ) Kde: F působící síla (N) S plocha kolmá k působící síle (m 2 ) 45

46 Přepočty: 1 Torr = 133,322 Pa = 0,00133 baru = 1,333 milibarů 1 bar = milibarů = 750,064 Torrů = 10 5 Pa 1 mm vodního sloupce = 1 kp m N m Pa Složka dynamická je určena vztahem: (Pa) Kde: v rychlost větrního proudu (m s -1 ) g gravitační zrychlení (~10 m s -2 ) měrná tíha vzduchu (N m -3 ) objemová hmotnost vzduchu (1,2 až 1,3 kg m -3 ) p c celkový tlak (Pa) (Pa) 12.7 Podtlak deprese V plynujících dolech je předepsáno větrání sací, jehož schéma je na obr Ventilátor vyvozuje u ústí výdušné jámy podtlak a v důsledku toho proudí větry od ústí vtažné jámy důlními prostorami až k oběžnému kolu ventilátoru. U ústí vtažné jámy se podtlak rovná nule, během proudění důlními díly narůstá a v hrdle ventilátoru je pak největší. Obr : Schéma sacího větrání dolu (čísla - podtlak v Pa) Rovnice vyjadřující vztah mezi množstvím (resp. rychlostí) proudících větrů, rozměry důlního díla a podtlakem má tvar: Kde: tlakový rozdíl (Pa) λ - součinitel tření ( - ) γ měrná tíha vzduchu, (~12 N m -3 ) g gravitační zrychlení (~10 m s -2 ) l délka důlního díla (m) O obvod příčného průřezu (m) S světlý příčný průřez (m 2 ) - objemový průtok větrů (m 3 s -1 ) ρ objemová hmotnost vzduchu (1,2 až 1,2 kg m 3 ) 46

47 Z výše uvedené rovnice plyne, že depresní rozdíl mezi jednotlivými body větrního okruhu závisí na množství větru procházejícím důlním dílem na druhou - a odporem, který klade důlní dílo procházejícímu větrnímu proudu. Aerodynamický odpor důlního díla se bude tedy rovnat: (kg m -7 ), takže lze napsat, že Zjišťování depresních rozdílů ve větrní síti Pro výpočty větrní sítě, výpočty změn větrního režimu, pro stanovení potřebného výkonu ventilátoru, pro posouzení, zda je průřez důlních děl dostatečný apod. je nutné, abychom znali odporovou hodnotu R. Můžeme ji získat dvojím způsobem: buď výpočtem pomocí koeficientů tření, nebo z naměřených hodnot depresního spádu a množství větrů. Prvního způsobu se používá při projektování nových dolů, popřípadě nových důlních polí, druhého způsobu při kontrole větrních sítí dolů, které jsou v provozu. Výsledky měření, při nichž se počítají odpory jednotlivých větví větrní sítě měřením množství větrů a depresního spádu, vynesené na základní schéma větrní sítě, nazýváme depresním snímkem. Metody měření depresních rozdílů můžeme rozdělit na dvě hlavní skupiny: na měření nepřímá a měření přímá Nepřímé zjišťování depresních rozdílů Nepřímé způsoby určování depresních rozdílů ve větrní síti, jehož se dnes nejvíce používá, záleží v podstatě na měření barometrických tlaků. Obr : Nepřímé určování tlakových rozdílů Tlakový rozdíl určíme jako rozdíl mezi tlakem pro bod 2 vypočteným, když ve výpočtu vycházíme z barometrického tlaku b 1 naměřeného v bodě 1 a barometrickým tlakem b 2 naměřeným v bodě 2 (obr ). K výpočtu tlaku odpovídajícího výškové poloze, střední teplotě a relativní vlhkosti vzduchového sloupce mezi dvěma body větrní sítě se pro naše poměry hodí vzorec, který navrhli Heise a Drehkopf: Kde: měřený tlak v bodě 1 (Pa) měřený tlak v bodě 2 (Pa) vypočtený tlak v bodě 2 (Pa) výškový rozdíl mezi body 1 a 2 (m) střední suchá teplota mezi bodem 1 a 2 (ºC) střední relativní vlhkost (%) napětí nasycených vodních par při Znaménko + ve vztahu použijeme, je-li bod 2 hlouběji od bodu 1 (obr ). 47

48 Přímé zjišťování depresních rozdílů Obr : Přímý způsob měření Obr : Vodní manometr Vodní manometr je skleněná trubice tvaru písmene U, která je naplněna po nulovou značku vodou. Mezi rameny je umístěno milimetrové měřítko, na němž se odečte tlakový rozdíl jako rozdíl výšky obou hladin. V současné době byla vyvinutá řada velmi přesných a citlivých mikromanometrů (obr ). Obr : Mikromanometry Obr : Hlavní ventilátor důlního závodu 12.8 Aerodynamický odpor důlních děl Odpor důlního díla lze buď stanovit ze vztahu: (kg m -7 ) tzn. pomocí změřených hodnot deprese a množství větrů, nebo vypočítat pomocí známých koeficientů tření a parametrů důlního díla ze vztahu: (kg m -7 ). 48

49 U projektovaných důlních děl: (kg m -7 ) Kde: - délka důlního díla ve stovkách metrů - měrný odpor 100 m vybaveného důlního díla (kg m -8 ) Hodnoty : Tabulka č. 19: Měrný odpor jam Světlý ø Užitečný R 100 (m) průřez (kg m -8 ) S už (m 2 ) 4,000 12,57 0, ,500 15,90 0, ,000 19,63 0, ,500 23,76 0, ,000 28,27 0, ,500 33,18 0, ,000 38,48 0, ,500 44,17 0, ,000 50,27 0, ,500 56,74 0, ,000 57,26 0,00046 Tabulka č. 20: Překopy betonová výztuž Užitečný R 100 Z n a k průřez (kg m -8 ) S už (m 2 ) OO T(B) ,7 0, OO T(B) 08 9,1 0, OO T(B) 10 10,7 0, OO T(B) 12 12,7 0, OO T(B) 14 14,5 0, OO T(B) 16 16,8 0, OO T(B) ,0 0, SP T(B) ,6 0, SP T(B) 26 25,8 0, SP T(B) , Tabulka č. 21: Překopy a chodby v ocelové obloukové výztuži Užitečný R 100 (kg m -8 ) Z n a k průřez Překop Dopravní S už (m 2 ) chodba 49 Pásová chodba OO O ,7 0, , ,06988 OO O 08 9,1 0, , ,04482 OO O 10 10,7 0, , ,02907 OO O 12 12,7 0, , ,01807 OO O 14 14,5 0, , ,01253 OO O 16 16,8 0, , ,00823 OO O 18 19,0 0, , ,00575 OO O 19 20,0 0, , ,00495 SP 12 15,1 0, , , SP 14 17,4 0, , , SP 16 19,7 0, , , SP 19 22,6 0, , , SP 26 25,8 0, , , SP , , , Měrné aerodynamické odpory a S už stěnových porubů Mechanizované poruby s IHV (m 2 ) m je mocnost sloje (kg m -8 )

50 Komplexně mechanizované poruby s výztuží ohrazující (m 2 ) (kg m -8 ) Komplexně mechanizovaný porub s výztuží podpěrnou Skládání odporů ve větrní síti (kg m -8 ) (m 2 ) Sériové zapojení větrních cest Při tomto způsobu zapojení proudí větry důlními díly bez rozdělení (obr ). Celému systému je společné množství, které zůstává stále stejné. Celkový odpor se pak rovná součtu jednotlivých odporů až a celkový depresní spád se rovná součtu dílčích depresních spadů až. Obr : Sériové zapojení větrních cest Obr : Paralelní zapojení větrních cest a) Schéma větrní sítě; b) Základní schéma Paralelní zapojení větrních cest Při tomto způsobu zapojení důlních děl se větry v jednom uzlovém bodě rozdělují a spojují se v druhém bodě. Podtlak mezi těmito uzlovými body je pro všechny větve stejný. 50

51 Při paralelním zapojení platí tyto vztahy: Celkový odpor dvou paralelních větví lze řešit podle vztahu: nebo Pro dělení větrů do paralelních větví platí: ; Diagonální zapojení větrních cest zapojení úhlopříčné Diagonální zapojení (obr ) tvoří spojení mezi paralelními větvemi mimo počáteční a koncový bod (v obrázku proud mezi body B a C). Směr proudění větrů v diagonále závisí na odporech ostatních důlních děl. Změní-li se odpory, může nastat stagnace větrů nebo může nastat i zvrat větrů v diagonále. Obr : Úhlopříčné provedení větrních cest a) Schéma větrní sítě; b) Základní schéma. Pro situaci na obr platí: je-li (diagonálou) neproudí, je-li, větry úhlopříčkou, větry proudí směrem k bodu, který leží na větvi s větší hodnotou poměru, tj. k bodu C; je-li, větry proudí k bodu B. Z toho vidíme, že úhlopříčné zapojení může být velmi nebezpečné při havárii, proto, že může ztížit, popřípadě znemožnit útěk ohrožených osob. Navíc je výpočet celkového odporu systému s úhlopříčkou velmi obtížný. Je proto třeba na tyto okolnosti při projektování větrání a ražení důlních děl pamatovat a pokud možno se úhlopříčných zapojení vyvarovat. 51

52 12.9 Ekvivalentní průřez Pro snadnou představu o relativní snadnosti provětrávání dolů zavádíme pojem ekvivalentní průřez. Nazýváme jím ten otvor v ideálně tenké stěně, jímž by ventilátor při určitém podtlaku nasával z volného ovzduší stejné množství větrů jako při stejném podtlaku z celého dolu. Vztah mezi ekvivalentním průřezem, množstvím větrů a depresí lze vyvodit z Bernoulliho rovnice. Obr : Ekvivalentní průřez dolu Předpokládejme, že otvorem v tenké stěně (obr ) proudí větry v množství a že rozdíl tlaků na levé a pravé straně stěny je podtlak dolu; napíšeme-li Bernoulliho rovnici pro průřez 1-1, který je dostatečně vzdálen od otvoru, abychom počáteční rychlost proudění mohli považovat za nulovou, a pro průřez 2-2, jehož velikost označíme, dostaneme: při Kde: ekvivalentní průřez (m 2 ) tlak v průřezu 1 (Pa) tlak v průřezu 2 (Pa) tlakový rozdíl (Pa) rychlost větrního proudu v průřezech 1,2 (m s -1 ) gravitační zrychlení (m s -2 ) objemový průtok (m 3 s -1 ) měrná tíha vzduchu (N m -3 ) objemová hmotnost vzduchu (1,2 až 1,3 kg m -3 ) Součet ekvivalentních průřezů: a) Sériově řazená důlní díla. b) Paralelně řazená důlní díla Obecné řešení větrní sítě Pro výpočet odporů a úloh s tím spojených je nezbytné sestrojit tzv. schéma větrní sítě (obr ), které znázorňuje zapojení větrních cest ve větrní síti. Podkladem pro vytvoření základního schématu je větrmí mapa (obr ) s označením všech uzlových bodů ve větrní síti. Při sestrojování základních schémat nedodržujeme měřítka v délkách a poloze větrních 52

53 cest. Jednotlivé čáry naznačují pouze spojení jednotlivých uzlových bodů; kreslí se v takovém měřítku a v takové poloze, aby bylo základní schéma co nejpřehlednější. Obr : Větrní mapa Obr : Schémata: Základní Potenciální Obr : Prostorové schéma Příklad řešení větrní sítě (dle obrázku až 36) relativní plynodajnost porubu denní těžba (t) zvýšení koncentrace CH 4 v porubu (%). 53

54 Tabulka číslo: 22: Výpočet větrní sítě (dle obr až 36; T d 1200t; E rel. 30 m 3 /t; Účinnost degazace 66,666%; ost. par. v tabulce) Důlní dílo Para- CH 4 CH 4 číslo druh metry (m) (m 2 ) (m 3 s -1 ) (m s -1 ) (%) Vrst. (kg m -8 ) (kg m -7 ) (Pa) (m 2 ) 0,1 Vtaž. jáma Ø8, , ,573 0,1 2,13 0, ,0101 7, ,846 1,2 Překop SP-B ,8 27 1,046 0,1 3,72 0, , , ,625 2,3 Pásová SP ,6 27 1,195 0,1 4,16 0, , , ,1045 3,4 Pásová SP ,7 27 1,370 0,1 4,66 0, , , , ,7L Doprav. SP ,4 7 0,402 0,1 2,10 5, ,3932 6, ,5 Pásová SP ,7 20 1,015 0,1 3,82 0, , ,5612 1, ,6 Porub 2 m 180 5, ,437 0,1 10,55 0, , ,8948 5, ,7 Doprav. SP ,4 20 1,149 0,8 2,12 0, , , , ,8 Překop SP ,7 27 1,370 0,618 2,54 0, , , , ,9 Překop SP ,6 27 1,195 0,618 2,27 0, , , , ,10 Výd. jáma Ø7, , ,611 0,618 1,29 0, , , , ,7P 0, ,3932 1, ,7LP 0, ,3932 1, Porub výztuž podpěrná Celkové výsledky 27 0, ,801 0,

55 Koncentraci CH 4 volíme pro úvodní chodby 0,1 %, nárůst v porubu např. 0,7 %, takže na výdušné chodbě za porubem bude pak 0,8 %. Na chodbě 7,8 se spojují větrní proudy z chodby 6,7 o koncentraci CH 4 0,8 % a chodby 4,7L o koncentraci CH 4 0,1 %. Koncentraci CH 4 na chodbě 7,8 pak vypočteme ze vztahu: - výsledek zaokrouhlujeme na celé číslo směrem nahoru! 0,3 * - výsledek zaokrouhlujeme na celé číslo směrem nahoru! volíme v takovém objemu, abychom v chodbě 4,7L dodrželi BP, tj.: a musíme provést kontrolu tvoření metanových vrstev dle vzorce ze strany číslo 8: > 2 Pokud obě výše uváděné podmínky vyhovují, pokračujeme při výpočtu a porubu dle vztahů ze strany číslo 21 a 22. Pro komplexně mechanizovaný porub s výztuží podpěrnou: (m 2 ) a (kg m -8 ) Dalším bodem výpočtů je ověření rychlosti větrního proudu přes porub, kdy: Pokud musíme upravit předchozí parametry (např. snížit těžbu nebo zvýšit účinnost degazace apod.). Dalším postupem výpočtu je představují odpor důlního díla zvětšený pomocí regulačních dveří na požadovaný odpor, aby chodba 4,7 nepředstavovala zkrat pro větrní proud porubu. Na chodbě 4,7 umístíme dvoje regulační dveře s patřičným odporem pro větrní proud. Těsnost regulačních dveří musí odpovídat ekvivalentním průřezům. Pro výpočet a volíme poloviční hodnotu. Ostatní výpočty provádíme již dříve uvedeným způsobem. Na závěr je nutno provést kontrolu správnosti výpočtů vztahem: 55

56 12.11 Rozvádění důlních větrů Vedení a dělení větrů v dole Jen v malých nebo teprve se rozvíjejících dolech je možné, aby pouze jediný větrní proud procházel postupně všemi pracovišti od vtažné jámy k výdušné. Provozní podmínky vyžadují dělení větrních proudů: a) z bezpečnostních důvodů na samostatná větrní oddělení (SVO). V případě havárie je ohrožená jen část dolu, b) bezpečnostní předpis v řadě případů přímo nařizuje vedení větrního proudu přímo do výdušných větrů, c) průchodem větrního proudu provozním pracovištěm jako porub nebo ražba se kvalita větrního proudu natolik zhorší, že již nevyhovuje hygienickým podmínkám. Samostatným větrním oddělením se rozumí oblast větrů od místa, kde se ještě nepoužité větry oddělují od spojených vtažných větrů, až do místa, kde se po použití na pracovištích spojují s jinými výdušnými větry. Začátek a konec SVO musí být vyznačen na fárací mapě pomocí značek uvedených v Geotechnice 1 (viz obrázky 3-32 a 3-33). Začátek SVO je označen červeným obdélníkem a konec SVO modrým obdélníkem. Uvnitř obdélníku je většinou uvedeno číslo sloje daného pracoviště. Obr : Rozdělení dolu na jednotlivá SVO K rozvádění potřebného množství větrů na jednotlivá pracoviště slouží příslušná zařízení Zařízení pro rozvádění větrů Aby se větrní proudy nemísily, musí se od sebe oddělovat (izolovat), a to ve všech krátkých spojích mezi vtažnou a výdušnou jámou, mezi samostatnými větrními odděleními i uvnitř větrních oddělení. K izolaci větrních proudů, k rozvádění a řízení potřebného množství větrů do jednotlivých dílčích proudů se používají hráze, větrní dveře hrázové, izolační nebo regulační dveře, větrní závěsy a větrní mosty Hráze Hráze slouží k oddělení dvou samostatných větrních oddělení na spojovacích chodbách, jimiž není třeba procházet nebo projíždět (obr ). Hrázemi se rovněž uzavírají stařiny, nepotřebná důlní díla a požářiště. Podle materiálu rozdělujeme hráze na zděné, sádrové a plavené z popílku. 56

57 V místech, kterými je třeba procházet, zhotovujeme většinou sádrovou hráz s průlezem (obr ). Hráz zděná s hrázovými dveřmi určenými pro dopravu materiálu a průchod osob (obr ). Obr : Hráz Obr : Hráz s průlezem Obr : Hrázové dveře Obr : Hráz s dopravníkem Hrázové dveře musí být postaveny vždy dvoje, a to v takové vzdálenosti, aby byly při dopravě materiálu a při chůzi osob vždy jedny dveře zavřené. Dveře jsou většinou otevírány automaty, které neumožní otevření obojích dveří najednou. Automaty jsou vybaveny většinou světelnou a zvukovou signalizací. V současné době je nejmodernější způsob hlídat otevření dveří depresními čidly, které zaznamenávají pokles rozdílu deprese před a za dveřmi při jejich otevření. Obr : Hadička čidla deprese Obr : Depresní čidlo 57

58 Údaje z čidel jsou vyvedeny na dispečink, kde jsou zaznamenávány a zpracovány počítačem. Počítač v případě nebezpečných stavů upozorní inspekční službu. Dveře u všech objektů musí být postaveny takovým způsobem, aby se zavíraly vlastní vahou. Pokud dojde ke změně ve větrání a dveře musí být otevřené, musí být vysazeny ze závěsů a výrazně označeny. Pokud musí být dveře otevřené přechodně, musí být řádně označeny a zajištěny. Hrázové dveře se zasazují do zděných hrází, zapuštěných do záseků po celém obvodu důlního díla Regulační větrní dveře Obr : Regulační dveře Regulační větrní dveře se stavějí tam, kde je nutné rozdělování větrů. Často jsou opatřeny propustným regulačním otvorem, jehož velikost se dá upravit hradítkem. Těsnost větrních regulačních dveří je menší. Jsou postavené z ocelového rámu, případně dřevěných stojek. Objekt mimo dveře je obložen odkory s těsnícím plátnem. Dveře je vhodnější zhotovit z fošen a zpevnit starým pásovým potahem. Stavějí se uvnitř SVO Izolační větrní dveře Izolační větrní dveře se stavějí tam, kde je třeba větry oddělit. Dveřní křídla jsou železná nebo z fošen o tloušťce alespoň 40 mm. Dveře musí splňovat podmínky těsnosti, proto mívají zděné dveřeje zapuštěné do záseků. Nejsou výbuchu vzdorné. Obr : Izolační větrní dveře 58

59 Větrní závěsy K rozvodu větrního proudu slouží i větrní regulační závěsy, u kterých je nejmenší těsnost a které způsobují jen mírné zvýšení odporu důlního díla. Stavějí se tam, kde nemohou být postaveny nebo řádně udržovány větrní dveře. K zhotovení závěsů se používá již nepotřebný pásový potah. Obr : Větrní závěsy Větrní mosty Větrní mosty se stavějí v místech, kde se křižují dva větrní proudy, které se nesmějí mísit. Způsoby stavby závisí na významu a době trvání mostu. Uvnitř samostatných větrních oddělení to může být jen jednoduchý dřevěný most nebo větrní most z luten zasazených do zděných hrází. Důležité větrní mosty musí být zásadně zděné nebo betonové. Průlezy se opatřují dobře těsnícími dvířky. Na dolech nebezpečných výbuchem třaskavých plynů a uhelného prachu se mosty dimenzují na tlak 1 MPa. Větrních mostů lze použít jen tehdy, není-li možno vedení větrů vyřešit jiným, vhodnějším způsobem. Obr : Větrní most a) Lutnový větrní most b) Betonový větrní most 59

60 12.12 Větrání neproražených důlních děl (separátní větrání) Neproražené důlní dílo musí být větráno separátním větráním vždy, když není zajištěno stanovené složení důlního ovzduší, nebo když vzdálenost čelby od průchodního větrního proudu dosáhla na plynujících dolech 5 metrů, na neplynujících dolech 10 m. Separátním větráním nesmí být v žádném místě průchodního větrního proudu odebíráno více než 70% objemového průtoku důlních větrů. Jedním lutnovým tahem je dovoleno větrat nejvýše 2 neproražená důlní díla, v dole II. třídy nebezpečí však může být raženo pouze jedno z nich. V dole II. třídy nebezpečí může být z dovrchní chodby, která není proražena do vyššího patra, raženo další důlní dílo jen za účelem dosažení větrního spojení a vždy jen jedním pracovištěm. Druh separátního větrání, umístění ventilátorů a tlumičů hluku, vyvedení luten do průchodního větrního proudu, jejich prodlužování nebo zkracování, zavěšování, spojování a těsnění a způsob likvidace odváděného prachu musí být uveden v technologickém postupu. Mají-li být použity jiné lutny než kovové, musí být z materiálu, který nepodporuje šíření požáru. Poddajné lutny vyztužené se nesmějí používat v dovrchních důlních dílech na dole II. třídy nebezpečí a dole s nebezpečím důlních otřesů v úklonu větším než 30. Výhodou poddajných luten je možnost použití zásobníku na několik desítek metrů luten. Zásobník luten zavěšený na ZD 24 se dá snadno potahovat. Ústí luten vždy chráníme proti vniknutí cizích předmětů (obr ). Takto provedené dlouhé lutnové tahy kladou přepravovanému ovzduší nejmenší odpor. Rovněž odpadají časté spoje luten, které jsou příčinou největších ztrát. Obr : Zásobník luten Obr : Poddajné lutny Poddajné lutny nevyztužené se nesmějí používat na sací straně ventilátoru v lutnovém tahu. Separátní větrání musí být nepřetržité kromě přerušení na dobu nezbytně nutnou pro ověření výskytu plynů a pro údržbu ventilátoru a jeho napájecí sítě. Po přerušení nebo při poruše separátního větrání provede organizace vhodná bezpečnostní opatření k zajištění bezpečnosti práce a provozu. Při přerušení separátního větrání musí být na plynujícím dole z určeného místa neprodleně vypnuty elektrická zařízení i stroje umístěné v neproraženém důlním díle. Separátní větrání může být po přerušení nebo poruše obnoveno až po zjištění, že se tak může stát bez nebezpečí, které by mohly způsobit i odváděné důlní větry. Pracoviště mohou být obsazena a elektrický proud zapnut teprve po prověření, že větrání odpovídá požadavkům bezpečnostního předpisu. 60

61 Separátní větrání sací Obr : Separátní větrání sací Sacím větráním odsáváme ovzduší z čelby do lutnového tahu, kterým jej odvádíme mimo pracoviště. Čerstvé větry jsou přiváděny celým profilem důlního díla. Výhodou je, že prach a zplodiny jsou odváděny z čelby lutnovým tahem. Tím se snižuje množství uhelného prachu vdechovaného pracovníky pracujícími v celém důlním díle. Na konci lutnového tahu se umisťuje odprašovací zařízení, které s vysokou účinností zachytává prach z lutnového tahu. Nevýhodou však je, že sací větrání je podstatně méně účinné než větrání foukací. Konec luten od čelby není většinou vzdálen více než 2 metry. Maximální povolená vzdálenost lutnového tahu od čelby je uvedena v Technologickém postupu pracoviště. Tím, že větry na pracoviště proudí celým profilem důlního díla, dochází k jejich ohřívání. Zdrojem tepla je zejména okolní hornina a elektromotory používané k pohonu pásových dopravníků a dalších strojních zařízení. Lokálně s časovým omezením může být zdrojem tepla i závěsná lokomotiva po dobu dopravy materiálu do čelby. Ohřáté větry mají samozřejmě podstatně menší osvěžující účinek než větry čerstvé přiváděné lutnovým tahem při foukacím větrání Separátní větrání foukací Obr : Separátní větrání foukací Foukacím větráním přivádíme čerstvé větry lutnovým tahem na čelbu a použité větry se pak odvádějí celým profilem důlního díla do průchodního větrního proudu. Jeho výhodou je, že čerstvé, neohřáté a čisté větry jsou přiváděny přímo do místa nejintenzivnější práce, to znamená do čelby. Foukací větrání je vysoce účinné, podle velikosti profilu raženého důlního díla, dále podle průřezu lutnového tahu a typu ventilátoru může být konec luten vzdálen od čelby 10 až 20 metrů, výjimečně i více. Pro každé pracoviště je podle místních podmínek stanovena vzdálenost zvlášť v Technologickém postupu. Nevýhodou je, že použité větry odváděné celým profilem důlního díla s sebou nesou zplodiny a prach z čelby. Tímto jsou obtěžováni jak pracovníci v samotné čelbě, tak i ostatní pracovníci zdržující se v celém důlním díle. 61

62 Separátní větrání kombinované Obr : Separátní větrání kombinované Kombinované větrání je spojením obou typů separátního větrání: Jeden lutnový tah je hlavní, to znamená, že je instalován po celé délce raženého díla a v jeho vyústění do průchodního větrního proudu; druhý lutnový tah je pomocný a je instalován v bezprostřední blízkosti čelby tak, že překrývá v určité délce lutnový tah hlavní. Může to tedy být kombinace sacího větrání, které je hlavním pro pracoviště, a pomocného větrání foukacího, nebo opačně, kdy hlavní lutnový tah je foukací a pomocné větrání je sací (obr ). V posledně uvedeném případě znázorněném na obrázku při ražbě kombajnem na konci hlavního foukacího lutnového tahu uzavřeme klapku a čerstvé větry se dostanou do prostoru pracoviště pomocí vířivé lutny, která je otevírána přetlakem v lutnovém tahu. Spustíme pomocné větrání, které odsává prach vytvořený razicím kombajnem. Pomocné větrání je zakončeno odprašovacím zařízením s ventilátorem. Při budování a ostatním provozu mimo ražbu kombajnem otevřeme klapku na konci hlavního foukacího lutnového tahu a pomocný lutnový tah zastavíme Určení parametrů pro separátní větrání Výpočet separátního větrání Separátním větráním nesmí být odebíráno více než 70% z množství větrů v průchodním větrním proudu. Dále je třeba dodržet podmínku, aby rychlost větrů v profilu důlního díla neklesla pod 0,3 m/s na uhelných a 0,15 m/s na rudných dolech. Separátní větrání musí být navrženo také se zřetelem k tomu, aby množství čerstvých větrů rozředilo na přípustnou mez škodlivé plyny po trhací práci a aby vynášení prachu bylo účinné. Množství větrů pro zředění zplodin se počítá podle vzorců: 62

63 a) Pro sací větrání: (m 3 min -1 ) Objem větrního proudu při sacím způsobu větrání (m 3 min -1 ) Q Hmotnost odpálené horniny (kg) Doba větrání po trhací práci (min) e Nejvyšší přípustná koncentrace CO (0,009 % za 30 min. po skončení trhací práce) (%) k Koeficient účinnosti větrání předku (pro lutny ø 600 mm = 0,283; ø 800 mm = 0,242; ø 1000 mm = 0,201) b Objem CO na 1 kg trhavin (oxidy dusíku přepočítáváme na CO tak, že jejich množství násobíme 6,5 krát); Perunit, Harmonit 0,05 (m 3 kg -1 ) Ostravit 0,09 (m 3 kg -1 ) S Světlý průřez důlního díla (m 2 ). b) Pro foukací větrání: L délka důlního díla. c) Pro účinné vynášení prachu (u sacího větrání): (m 3 min -1 ) (m 3 min -1 ) (m 3 min -1 ). d) Návrh lutnového tahu Separátně větrané důlní dílo může být do délky 400 m odvětráváno jen lutnovým tahem s ventilátorem nebo ventilátory, umístněnými jen v průchodním větrním proudu. Na dole II. třídy nebezpečí musí být chod ventilátoru separátního větrání dálkově kontrolován s vyvedením signalizace na dispečink, např. čidlem tlakové diference. Pro ventilátory bezpečnostní předpis nařizuje ještě řadu dalších kritérií (předmět vyučování - BOZP). Kompletní návrh lutnového tahu předmět vyučování Stroje a zařízení. Postup návrhu: - Provedeme výpočet požadovaného objemu vzdušin. - Podle požadovaného množství vzdušin zvolíme podle grafu účinnosti optimální typ ventilátoru. - Podle odporu lutnového tahu a množství transportovaných vzdušin určíme maximální délku lutnového tahu na jeden ventilátor. To určíme z depresního spádu lutnového tahu a deprese vyvolané jedním ventilátorem. - Do odporu lutnového tahu musíme započíst nejen odpor luten, ale i odpor dalších části lutnového tahu, jako jsou např.: lutnová kolena nebo přechody, tlumiče hluku, zásobníky luten, odprašovače a podobně. - Při návrhu musíme zohlednit i těsnost lutnového tahu. - Lutnový tah navrhujeme z částí, které máme na závodě k dispozici. - Matematický výpočet lutnového tahu je orientační. V první řadě se řídíme bezpečnostními a hygienickými předpisy tak, aby jim podmínky na pracovišti vyhovovaly. 63

64 Základní parametry pro instalaci lutnového tahu Obr : Kombinované větrání s hlavním foukacím lutnovým tahem Obr : Kombinované větrání při změně směru ražby Důlní ventilátory První ventilátor separátně větraného důlního díla se musí ovládat z průchodního větrního proudu. Ovládací a spínací zařízení prvního ventilátoru separátního větrání může být umístěno ve vzdálenosti nejméně 5 m od vyústění separátně větraného díla s průchodním větrním proudem, a to proti směru proudění důlních větrů. Obr : První ventilátor separátně větraného důlního díla 64

65 V plynujícím dole může být elektrický ventilátor separátního větrání umístěn jen v průchodním větrním proudu, a to při foukacím větrání ve vzdálenosti nejméně 5 metrů od výdušného větrního proudu z pracoviště a při sacím větrání ve vzdálenosti nejméně 5 metrů od vyústění separátně ovětrávaného důlního díla s průchodním větrním proudem a 3 metry od konce lutnového tahu (obr a 12-52). Vzduchoelektrický ventilátor umístěný v separátně větraném důlním díle musí být při foukacím větrání ve vzdálenosti nejméně 50 metrů od čelby, při sacím větrání nejméně 20 metrů od čelby. Je-li na pracovišti povolena zvýšená koncentrace metanu (CH 4 1,5%), může být vzduchoelektrický ventilátor při foukacím větrání umístěn jen v průchodním větrním proudu. Přívod energie pro elektrické, vzduchoelektrické a vzduchové ventilátory musí být proveden tak, aby byl zajištěn jejich nepřetržitý chod. U vzduchoelektrického ventilátoru při foukacím větrání musí při zvýšení koncentrace metanu nad 1,5% dojít k samočinnému přepnutí z elektrického na vzduchový pohon. Při přerušení dodávky elektrické energie musí dojít u vzduchoelektrického ventilátoru k samočinnému přepnutí z elektrického na vzduchový pohon; v žádném případě však nesmí dojít k samočinnému přepnutí ze vzduchového na elektrický pohon. Vzdálenost jednotlivých ventilátorů v lutnovém tahu je dána jeho výkonem a odporem samotných luten. Odpor lutnového tahu zvyšují tlumiče, kolena, případně redukce průměrů. Účinnost separátního větrání snižuje především netěsnost lutnového tahu. Chod ventilátoru sledují čidla, která sledují depresní rozdíl před a za ventilátorem. V případě, že dojde k zastavení ventilátoru, depresní rozdíl poklesne a čidlo vyšle signál o vzniklé havarijní situaci na dispečink. Tabulka číslo: 23: Parametry důlních ventilátorů Příkon ventilátoru odvodíme ze vztahu: P - příkon ventilátoru (W) - deprese vyvolaná ventilátorem (Pa) - dopravované množství vzduchu ventilátorem (m 3 s -1 ) - účinnost ventilátoru (56 %) (W) 65

66 Obr : Důlní ventilátor kombinovaný (stlačený vzduch, el. proud) Větrací lutny Větrací lutny používané v důlních podmínkách rozlišujeme na poddajné a nepoddajné. a) Nepoddajné lutny Nepoddajné lutny můžeme používat jak na přetlakové straně, tak na sací straně ventilátoru. Vyrábějí se z železného plechu, nejčastěji s protikorozní povrchovou úpravou. Plechové lutny s ohledem na jejich hmotnost nahradily spirolutny. Obr : Plechová lutna Obr : Spirolutny b) Poddajné lutny Flexibilní lutny používané v důlních provozech rozlišujeme na vyztužované, které lze použít jak na přetlakové, tak na podtlakové straně ventilátoru, a na lutny nevyztužované, které lze použít pouze na přetlakové straně ventilátoru. Obr : Vyztužená flexibilní lutna Obr : Nevyztužená flexibilní lutna 66

67 Největší ztráty na lutnovém tahu vznikají na spojích jednotlivých luten. Spojům luten je třeba věnovat mimořádnou pozornost a používat spojovací materiál navrhovaný výrobcem luten. c) Tlumiče Obr : Tlumič hluku Chod ventilátorů často překračuje povolenou hladinu hluku a z tohoto důvodu na výtlačnou stranu ventilátorů montujeme tlumiče hluku (obr ). Nejčastěji tři kusy Větrání porubů Obr : Větrání porubu Poruby větráme průchodním větrním proudem kromě těch porubů a dobývek, u kterých dobývací metoda takový způsob nepožaduje. Větrání musí být upraveno tak, aby důlní větry proudily podél dobývaného pilíře a na plynujících dolech vodorovně nebo vzestupně, kromě případů, kdy je porub větrán úpadně. Při místním úpadním vedení větrů přes poruchy nebo ve vlnitém uložení určí organizace potřebná opatření. Úpadní vedení důlních větrů porubem je možné, pokud koncentrace metanu v důlním ovzduší v porubu nepřekročí 1 % a rychlost větrního proudu v porubu bude nejméně 1 m.s -1. Obr : Větrní přepážka na chodbě za porubem Vymývání metanu ze závalového prostoru se snažíme omezit pleněním chodeb za postupujícím porubem, pokud se nejedná o chodby pro dvojí využití, a stavěním větrních přepážek plent (12-63). 67

68 Těžba porubu je limitována relativní exhalací metanu na jednu tunu těžby za 24 hodin. Exhalaci metanu řešíme v porubech ředěním průchodním větrním proudem a degazací. Největší podíl na exhalaci metanu má závalový prostor porubu. Ve zvlášť nepříznivých podmínkách, kdy jsou veškerá opatření nedostačující, a na úvrati porubu od výdušné strany nejsme schopni dodržet povolené koncentrace metanu, použijeme pomocný lutnový tah. Lutnový tah musí být vyveden do celkového výdušného proudu. Koncentrace metanu v lutnách nesmí překročit 3 % a oxidu uhelnatého 0,013 %. Obr :Větrání úvratě porubu od výdušné strany v nepříznivých podmínkách Náročnější pro větrání je situace, kdy se snažíme zachovat porubní chodbu i pro další budoucí porub. Jedná se o chodbu pro dvojí využití (obr ). Chodbu musíme perfektně zajistit proti devastaci horskými tlaky, ale i závalový prostor musíme zajistit vhodnou izolací proti průtahům větrů závalovým prostorem (obr ). Obr : Chodba pro dvojí využití (společná chodba) 68

69 Obr : Chodba proti horským tlakům za porubem zajištěná hráněmi, proti průtahu větrů přes zával plátnem a pryskyřicovým nástřikem Dočasně neobsazená důlní díla Dočasně neobsazená separátně větraná důlní díla musí být i nadále větrána. Dočasně neobsazená větraná důlní díla, pokud nejsou dozorčími orgány prohlížena, musí být označena laťovým křížem nebo znepřístupněna na plynujícím dole ve vzdálenosti nejvýše 5 metrů od průchodního větrního proudu. Přitom na plynujícím dole musí být dodržena alespoň tato opatření: Důlní dílo neobsazené déle než jednu směnu musí být označeno laťovým křížem. Důlní dílo neobsazené déle než 3 směny v pracovních dnech musí být znepřístupněno v celém profilu takovým způsobem, aby vniknutí do něho nebylo možné bez poškození nebo odstranění zábrany a bylo přitom zachováno větrání Postup při nahromadění metanu a plynných škodlivin a při zjištění fukače Zjistí-li se, že složení důlního ovzduší v důlních dílech, kde se zdržují nebo mohou zdržovat pracovníci, neodpovídá bezpečnostním předpisům, musí být pracovníci z těchto důlních děl vyvedeni do vtažných větrů a tato důlní díla musí být označena zákazem vstupu. Postup při odstraňování tohoto stavu musí být určen v havarijním plánu. V případě zvýšení metanu do dvou procent mohou pracovníci za přítomnosti technického dozoru pracovat na odstranění nevyhovujícího stavu. Opětovné obsazení pracovišť a případné zapnutí elektrických zařízení je dovoleno po prověření, že větrání, zejména složení důlního ovzduší, odpovídá požadavkům bezpečnostních předpisů. Každé zjištění fukače musí být ihned ohlášeno organizaci (technickému dozoru, inspekční službě), která je povinna určit opatření k zabránění jeho nežádoucích účinků. 69

70 70

71 13 Klimatické a mikroklimatické podmínky v hlubinných dolech 13.1 Teplotní změny důlních větrů Faktory ovlivňující teplotu důlních větrů Vliv teploty okolních hornin, teplotní gradient a geotermický stupeň Stav hornictví v OKR je charakterizován rychlým postupem důlních děl do větších hloubek, ve kterých se stále více projevuje zásadní vliv původní teploty hornin na vytváření mikroklimatických podmínek na pracovištích. Teplota hornin se tak stává rozhodujícím činitelem pro vývoj pracovní pohody a v důsledku toho i pro produktivitu práce, délku fondu pracovní doby i pro zdraví pracujících. Z tohoto důvodu má stanovení původní teploty hornin v okolí plánovaných důlních děl jak ve stávajících, tak v perspektivních dobývacích lokalitách mimořádnou aktuálnost a důležitost. Teplota hornin se tedy stává základním ekonomickým faktorem pro hloubku dobývání uhelného ložiska v OKD. Znalost původní teploty hornin dále umožní technicky správnou projekci větrání a klimatizace v hlubokých dolech a zamezí tak hospodářským ztrátám, které by mohly vzniknout při užití nevhodného způsobu klimatizace. Teplota větrů v místě dostatečně vzdáleném od jejich vtahu do dolu je celoročně stálá a je rovná teplotě okolních hornin (asi m). U vtažných důlních děl se vytváří tepelný vyrovnávací plášť: Obr. 13-1: Tepelný vyrovnávací plášť v okolí důlního díla Teplotní gradienty a geotermické stupně Sestavené podle TYPIZAČNÍ SMĚRNICE 1826 a na základě provedeného měření a vyhodnocení v rámci úkolu Projektu č (zde uváděné příklady a výpočty byly platné v době zpracování uvedených materiálů a slouží jako ukázka případného postupu výpočtu, při řešení úkolů v provozu nutno postupovat podle platné legislativy v daném čase!). Výpočet geotermického stupně: - geotermický stupeň vyjadřuje počet metrů hloubky, na které připadá zvýšení původní teploty o 1 C (m C -1 ) - hloubka místa měření od povrchu (m) - naměřená teplota hornin ( C) - průměrná roční suchá teplota ovzduší na povrchu ( C) - teplotní gradient vyjadřuje, kolik stupňů připadá na jeden metr hloubky ( C -1 m) 71

72 Výpočet teplotního gradientu: Výpočet teploty hornin v určité hladině: ( C -1 m) ( C) Průměrné hodnoty původních teplot hornin podle Typizační směrnice 1826ˮ z výsledků měření ČSAV přepočtené na různé hloubkové úrovně v OKD jsou uvedeny v tabulce č. 24. Tabulka číslo 24: Průměrné hodnoty původních teplot hornin v OKD NÁZEV DOLU G st (m C -1 ) kóta povrchu (m) -300 (m) -400 (m) -500 (m) -600 (m) -700 (m) -800 (m) -900 (m) (m) ( C) (m) (m) ČSM 33, ,4 28,4 31,4 34,4 37,4 40,3 43,3 46,3 49,3 52,3 55,3 DARKOV závod 2 DARKOV závod 3 ČSA závod J.Karel ČSA Doubrava (m) 28, ,9 31,4 34,9 38,4 41,9 45,4 48,9 52,4 55,8 59,3 62,8 30, ,9 30,2 33,4 36,6 39,9 43,1 46,4 49,6 52,9 56,1 59,4 30, ,3 28,6 31,8 35,0 38,3 41,5 44,8 48,0 51,3 54,5 57,8 32, ,9 29,0 32,1 35,2 38,3 41,4 44,6 47,7 50,8 53,9 57,0 LAZY 30, ,7 30,0 33,3 36,6 39,9 43,2 46,5 49,9 53,2 56,5 59,8 PASKOV Staříč 33, ,2 29,2 32,2 35,2 38,2 41,2 44,2 47,3 50,3 53,3 56, Další faktory způsobující ohřev důlního ovzduší a) Zvyšování teploty ovzduší s nárůstem hloubky způsobenou kompresí (zvyšováním tlaku). Na 100 m výškového rozdílu je nárůst až o 1 C. b) Teplota stlačeného vzduchu přiváděného do jámy potrubím dosahuje až 40 º C. c) Elektrické a naftové pohony, kde se 30 až 60 % příkonu mění na teplo. Na pásových linkách v úvodních větrech je na pohonech několik 60 až 100 kw motorů. Součet příkonů elektrických motorů na dobývacích kombajnech v porubech přesahuje i 1 MW. Až 7 % transformované energie ve výkonových transformátorech se mění na teplo. d) Vydatným zdrojem tepla je oxidační proces uhlí výrazně sledovatelný zejména při záparech Faktory způsobující ochlazování důlního ovzduší a) Při dekompresi stlačeného vzduchu ve vzduchových pohonech strojů a zařízení. Přechod na pohon stlačeným vzduchem je limitován cenou stlačeného vzduchu. b) Při odpaření jednoho litru vody je okolí odebráno kj energie. Odpařená voda však podstatně zhoršuje mikroklimatické podmínky na pracovištích. c) Při přibližování k výdušné jámě dochází ke snižování teploty větrního proudu v důsledku deprese způsobené hlavním ventilátorem. 72

73 13.2 Strojní chlazení Jak bylo výše uvedeno, zajištění vhodných pracovních podmínek pouze přiváděním zvětšeného množství větrů není možné realizovat Strojní chlazení přímou metodou Strojní chlazení přímou metodou je realizováno tak, že výparník i kompresor jsou v blízkosti pracoviště. Jedná se o tzv. Mobilní strojní chlazení. V současné době jsou používány typy DV 150 a DV 290. Obr. 13-2: Mobilní strojní (úsekové) chlazení Technické parametry: DV 150 má chladicí výkon 190 kw, DV 290 má chladicí výkon 350 kw, Ventilátor ES - 6 (ES - 7, VPAK 630) a tlumič hluku, Napojení na chladící vodu s průtokem: DV l/min = 19,2 m 3 /hod., DV l/min = 42 m 3 /hod. Obr. 13-3: Potrubí pro odvod tepla Uzavřený okruh, dva tahy potrubí pro odvod tepla (Ø 100 mm tepelně neizolované). Obr. 13-4: Zpětný chladič RK 450 Části zpětného chladiče: - Ventilátor ES - 6 (ES - 7, WLE 1004 AM/1 ) - Čerpadla oběhu - Čerpadlo ostřiku - Tlumič - Nádrž - Vyrovnávací nádrž o obsahu až 4m 3 - Délka uzavřeného okruhu až m Zpětný chladič instalujeme v důlních chodbách, kde předávané teplo nepůsobí problémy. 73

74 Přednosti mobilního - úsekového strojního chlazení je rychlost instalace a finanční nenáročnost. Nevýhodou je zranitelnost při provozu a prostorová náročnost Strojní chlazení nepřímou metodou Princip nepřímé metody je v tom, že výroba chladu je zajišťována v centrální strojovně na patře nebo na povrchu. Pomocí rozvodu chladné vody o teplotě 4 až 7 C se chladí pracoviště Centrální strojovna na povrchu Na Dole ČSM závod jih je na povrchu centrální strojovna pro strojní chlazení podzemních provozů celého Dolu ČSM, včetně oblasti Pomocného závodu Dolu Darkov. Obr. 13-5: Centrální strojovna pro strojní chlazení podzemních provozů Důl ČSM Na střeše budovy se nacházejí tři zpětné chladiče (obr. 13-5). Chladící výkon celého zařízení v roce 2011 byl 15 MW. Obr. 13-6:Řídící středisko Centrální strojovny pro strojní chlazení a strojovna Důl ČSM 74

75 Centrální strojovna pro strojní chlazení v podzemí Na Dole Darkov v oblasti centrálního závodu na 10. patře je v provozu centrální strojovna pro strojní chlazení. Celkový chladící výkon dosahuje až kw. Je používáno ekologické chladivo R 419a (Forane FX 90). Obr. 13.7: Pohled na řídící jednotku Obr. 13-8: Strojovna centrálního chlazení Technické parametry a popis Stacionárního (centrálního) strojního chlazení Dolu Darkov (nepřímé chlazení) Na patře je strojovna pro výrobu chladu rozváděného pomocí chladné vody o teplotě 4 až 7 C na jednotlivá pracoviště. Kondenzační teplo se odvádí chladící vodou o teplotě 32 až 41 C k výdušné jámě a větrní jámou na povrch. 75

76 Technické parametry a jednotlivé části strojovny (stav v roce 2011): - 3 kusy chladicích jednotek typu IDV 450 včetně výparníku s chladícím výkonem 450 kw na jednotku. - Oběhová čerpadla chladné vody. - Ocelová nádrž chladné vody o obsahu 4,0 m 3, armatury, ventily, filtry, propojovací potrubí. - Odpařovač. - Výparník studené vody IDV Ostatní části centrálního strojního chlazení - Výstup ze strojovny - chladící voda: a) potrubí bez izolace DN 250 mm (obr. 13-9), systém Victaulic - dimenzované na tlak 4 MPa, celková délka m a z toho 154 m dvěma vrty. Obr. 13-9:Potrubí bez izolace Obr : Potrubí s tepelnou izolací b) páteřní rozvod na další pracoviště - potrubí s tepelnou izolací (obr ), systém Victaulic, dimenzované na tlak 4 MPa. Celková délka potrubí m, vrty je realizováno 208m. Světlost používaného potrubí: DN 200 mm, DN 150 mm, DN 125 mm, DN 100 mm a DN 80 mm. - Chladiče větrů: a) Na úvodních a výdušných třídách porubů a na čelbách používáme chladič větrů typ RWK 1200 (obr ) s chladícím výkonem 250 kw ve spojení s ventilátorem WLE 804 AM/1 (Q v = 6,8 m 3 /s, p = Pa) a tlumičem hluku. Obr : Chladič větrů RWK 1200 Technická data RWK výkon 250 kw - chladící výkon 259,5 kw - teplota vstupní vody 7-10 C - teplota výstupní vody 21 C - tlaková ztráta 200 Pa - průtok vody 19,9 m 3 /h - množství důlních větrů 7,8 m 3 /s - rozměr 3250 x 1370 mm - hmotnost 1500 kg 76

77 b) Porubové chladiče: Obr : Porubový chladič SPK 35 Obr : Porubový chladič SPK 22 K Tabulka číslo 25: Technické parametry porubových chladičů Technická data SPK 35 SPK 22 KD Provozní tlak na straně vody MPa 4 4 Chladící výkon kw 32,8 10 Objemový tok důlních větrů m 3 /s 0,93 0,31 Teplota vstupní vody ºC Objemový průtok vody m 3 /h 5 1,8 Hmotnost kg Průchod větrů chladičem pomocí Ventilátor + tlumič Ejektor na stlačený vzduch Obr : Instalace porubového chladiče SPK 35 na bočnice porubového dopravníku - Zpětné chladiče Ve výdušných větrech nejčastěji u výdušné jámy umísťujeme zpětné chladiče. Na Dole Darkov v důlním díle č a 3995 jsou nad 9. patrem nainstalovány čtyři zpětné chladiče RK 600 s výkonem 600 kw každý, celkem 2400 kw. Funkčnost zpětných chladičů zajišťuji čtyři kusy ventilátorů WLE 1004 A/1 s tlumiči hluku včetně vyvedení lutnových tahů a zavěšených zábran proti unášení vodní tříště, nádrž na chladící vodu a čerpadla. 77

78 Obr : Zpětný chladič s ventilátorem a tlumičem (postupně z leva) Technická data RK 600 Příkon 600 kw chladící výkon 601,8 kw teplota vstupní vody 42 ºC teplota výstupní vody 31 ºC průtok vody 50 m 3 /h proud důlních větrů 14 m 3 /s rozměr 4070x2900x1250 mm hmotnost 3300 kg Předností centrálního chlazení je jednodušší provoz a méně poruch. Nevýhodou jsou velké investiční náklady a náročná instalace Výpočet místní klimatizace Čistý chladící výkon pro pracoviště: - objemový průtok větrů - objemová hmotnost větrů - entalpie větrů před chlazením - entalpie větrů po chlazení Užitečný chladící výkon : (kw) (kw) - tepelné ztráty kompresí (kw) - hmotnostní průtok větrů - specifické teplo vzduchu za stálého tlaku - zvýšení teploty vzduchu kompresí v lutnovém tahu - tepelné ztráty ventilátoru (kw) - příkon pohonu ventilátoru (např. 7,5 kw) - účinnost ventilátoru - ostatní tepelné ztráty chladiče (kw) Celkový chladící výkon : provozní rezerva (kw) 13.4 Mikroklimatické podmínky a stanovení přípustné doby práce 78

79 Dne 2. června 2004 bylo vládou ČR přijato Nařízení vlády č.441/2004 Sb. (12). V tomto nařízení vlády se vypočítává délka práce na důlních pracovištích z tabulek tzv. dlouhodobé a krátkodobé přípustné doby práce. Tyto tabulky č. 1 až 45 vycházejí z energetického výdeje důlních pracovníků (8 kategorii), relativní vlhkosti (9 kategorií), rychlosti větrů (5 kategorií) a suché teploty změřené na důlním pracovišti (teploty 20 až 40º C) Měření mikroklimatických podmínek v dole Mikroklimatické podmínky na pracovištích v dolech jsou charakterizovány suchou a mokrou teplotou, relativní vlhkostí větrů ( nebo ) a rychlostí větrů ( ) Stanovení měřicích míst Stanovení měřicích míst pro měření mikroklimatických podmínek na pracovištích v dole musí být zpracováno v souladu s příslušnými hygienickými předpisy a v souladu s vyhláškou č. 165/2002 ČBÚ o separátním větrání při hornické činnosti v plynujících dolech. Místo měření je úsek důlního díla, ve kterém se provádí měření. Je závislé na místech pobytu, na kterých se musí pracovník zdržovat, a na době, kterou na těchto místech stráví. Měření se provádí na takových místech, kde činí pracovní doba alespoň 10 % trvání směny. Měření se provádí ve výšce 165 cm nad počvou (podlahou), u sedícího člověka ve výšce 105 cm nad počvou (podlahou). V případě důlního díla nižšího než 2 m ve dvou třetinách výšky profilu Separátně větraná dlouhá díla a) Foukací větrání Obr : Měřicí body při foukacím způsobu větrání Bod měření č. 1 je určen v jedné polovině vzdálenosti čelby od ústí luten ve směru proudění vzdušin foukacím lutnovým tahem a v jedné třetině vzdálenosti od boku chodby. Tomu bodu je přiřazena časová váha 75 %. Bod měření č. 2 je určen ve vzdálenosti 20 m od ústí luten proti směru proudění vzdušin foukacím lutnovým tahem a v jedné polovině vzdálenosti od boku chodby. Tomu bodu je přiřazena časová váha 25 %. 79

80 b) Sací větrání Obr : Měřicí body při sacím způsobu větrání Bod měření č. 1 je určen v jedné polovině vzdálenosti čelby od ústí luten proti směru proudění vzdušin sacím lutnovým tahem a v jedné polovině vzdálenosti od boku chodby. Tomuto bodu je přiřazena časová váha 75 %. Bod č. 2 je určen ve vzdálenosti 20 m od ústí luten proti směru proudění vzdušin sacím lutnovým tahem a v jedné polovině vzdálenosti od boku chodby. Tomuto bodu je přiřažena časová váha 25 %. Kombinované sací větrání s hlavním sacím lutnovým tahem Obr : Měřicí body při kombinovaném způsobu větrání Bod měření č. 1 je určen v jedné polovině vzdálenosti čelby od ústí luten vedlejšího foukacího lutnového tahu ve směru proudění vzdušin foukacím lutnovým tahem a v jedné třetině vzdálenosti od boku chodby. Tomuto bodu je přiřazena časová váha 75 %. Bod č. 2 je určen ve vzdálenosti 20 m od ústí luten hlavního sacího lutnového tahu ve směru proudění vzdušin sacím lutnovým tahem a v jedné polovině vzdálenosti od boku chodby. Tomuto bodu je přiřazena časová váha 25 %. 80

81 c) Kombinované foukací větrání Obr.13-19:Měřicí body při kombinovaném s hlavním foukacím lutnovým způsobu větrání s hlavním tahem tahem způsobu větrání s hlavním sacím l. tahem sacím l. tahem Bod měření č. 1 je určen v jedné polovině vzdálenosti čelby od ústí luten hlavního foukacího lutnového tahu ve směru proudění vzdušin foukacím lutnovým tahem a v jedné třetině vzdálenosti od boku chodby. Bod č. 2 je určen ve vzdálenosti 20 m od ústí luten hlavního foukacího lutnového tahu proti směru proudění vzdušin foukacím lutnovým tahem a v jedné polovině vzdálenosti od boku chodby. Tomuto bodu je přiřazena časová váha 25 %. d) Kombinované foukací větrání Obr : Měřicí body při kombinovaném při změně směru ražby větrání při změně směru ražby Bod měření č. 1 je určen v jedné polovině vzdálenosti čelby od ústí luten vedlejšího sacího lutnového tahu proti směru proudění vzdušin sacím lutnovým tahem a v jedné polovině vzdálenosti od boku chodby. Tomuto bodu je přiřazena časová váha 75 %. Bod č. 2 je určen ve vzdálenosti 20 m od ústí luten vedlejšího sacího lutnového tahu ve směru proudění sacím lutnovým tahem a v jedné polovině vzdálenosti od boku chodby. Tomuto bodu je přiřazena časová váha 25 %. 81

82 Stěnové poruby (větrání do Y a U ) Obr : Měřicí body v porubech Bod měření č. 1 je určen ve vzdálenosti 10 m od zaústění porubu do vtažné chodby na vtažné třídě. Tomuto bodu je přiřazena časová váha 10 %. Bod č. 2 je určen v jedné polovině šířky otevřeného prostoru mezi pilířem a zálomovou hranou nebo zakládkou v porubu ve vzdálenosti 10 m od ústí vtažné chodby porubu. Tomuto bodu je přiřazena časová váha 40 %. Bod č. 3 je určen v jedné polovině šířky otevřeného prostoru mezi pilířem a zálomovou hranou nebo zakládkou v porubu ve vzdálenosti 10 m před vyústěním porubu do výdušné chodby. Tomuto bodu je přiřazena časová váha 40 %. Bod č. 4 je určen ve vzdálenosti 10 m od zaústění porubu do výdušné chodby na výdušné třídě. Tomuto bodu je přiřazena časová váha 10% Hloubení Bod měření č. 1 je určen ve středu čelby hloubení. Tomuto bodu je přiřazena časová váha 70%. Bod č. 2 je určen na pracovním povalu. Tomuto bodu se přiřazuje časová váha 30% Důlní provozovny Měření mikroklimatických parametrů v důlních provozovnách se provádí podle jejich půdorysné velikosti buď na jednom místě (do 10 m 2 ), nebo na několika místech (více než 10 m 2 ) nejčastějšího pobytu pracovníků. Počet měřicích míst musí být stanoven po dohodě 82

83 s hygienickou službou. V případě, že část pracovní doby pracovníci sedí, musí být měření prováděno také ve výši hlavy sedícího člověka. V případě vícebodového měření se z naměřených hodnot vypočítává aritmetický průměr Způsob měření mikroklimatických podmínek Aspirační psychrometr Aspiračním psychrometrem se měří suchá a vlhká teplota. Psychrometry mají dva teploměry, jeden slouží pro měření suché teploty, druhý, který má punčošku, slouží pro měření mokré teploty. Punčošku musíme před měřením navlhčit destilovanou vodou. Obr : Princip funkce psychrometru Obr : Aspirační psychrometr Psychrometr s nataženým pérem strojku pohánějícího ventilátorek se zavěsí tak, aby byla rovina teploměru při měření kolmá na směr proudění větrů a v takovém místě, kde nemůže být měření ovlivněno (např. unikajícím stlačeným vzduchem z potrubí, kapající vodou, ztrátovými větry z lutnového tahu apod.). Před měřením se punčoška na mokrém teploměru dokonale navlhčí destilovanou vodou tak, že se tkanina ponoří do trubičky s vodou. Je nutné, aby byla punčoška rozprostřena kolem mokrého teploměru v jeho citlivé části. Tkanina, která se navléká na baňku vlhkého teploměru, musí být z přírodního materiálu, čistá a odmaštěná. Kolem obou teploměrných nádobek musí být zajištěno proudění vzduchu o rychlosti nejméně 2 m.s -1. Během měření se musí měřič mikroklimatu od teploměru vzdálit po směru větrů, aby teplem těla neovlivnil naměřené hodnoty. Za pět minut po spuštění ventilátorku se ustálí údaje obou teploměrů. Měřič mikroklimatu přistoupí k psychrometru směrem proti proudění větrů, a aniž by se dotýkal psychrometru, odečte naměřené hodnoty na obou teploměrech. 83

84 Naměřená teplota na suchém i vlhkém teploměru se odečítá s přesností 0,2 ºC. Pro snadnější odečtení se doporučuje posvítit krátce na oba teploměry lampou umístěnou za psychrometrem. Relativní vlhkost určujeme z naměřené suché a vlhké teploty vynesením údajů do psychometrického diagramu. Obr : Psychometrický diagram Anemometry Pro měření rychlosti důlních větrů se používají anemometry. Obr : Anemometr miskový Obr : Anemometr lopatkový 84

85 Anemometry miskové jsou určeny pro měření velkých rychlostí nad 10 m.s -1. Lopatkové anemometry měří usměrněnou rychlost vzdušných a plynných proudů, které jsou bez změny směru a víření v rozsahu od 0,3 do 15 m.s -1 (0,12 až 6 m.s -1 typ 6a). Anemometry mají rotující část, umístěnou v pevném krytu, analogový ukazatel měřené rychlosti větrů a matici, umožňující instalaci nadstavce. Používají se anemometry s automatickým zapínáním a vypínáním počítadla. Měření rychlosti větrů se provádí tak, že se anemometr umístí ve stanovených bodech měření. Při měření musí být anemometr udržován v poloze, při které je osa anemometru pokud možno rovnoběžná se směrem proudění větrů a neodchýlí se více než o 20 º. Aby byly vyloučeny hrubé chyby při měření, měření se opakuje. Rozdíl mezi prvním a druhým měřením nemá být větší než 2-3 %. Je-li rozdíl obou měření větší než 5 %, je nutno měření opakovat a chybné měření vyloučit. Ze změřených hodnot stanoví měřič parametrů mikroklimatu aritmetický průměr rychlosti důlních větrů v m.s -1. Obr : Digitální anemometr Digitální osobní anemometr je určen pro monitorování rychlosti proudění vzduchu, suché teploty a relativní vlhkosti v různých aplikacích (např. pro kontrolu větrání důlních děl nebo prostorů na povrchu, určení síly větru apod.). Pro měření rychlosti proudění používá přístroj tzv. turbínkový princip, kdy se vyhodnocuje počet otáček vrtulky, přes kterou prochází měřený větrní proud. Jedná se o velmi jemné zařízení a není vhodné pro měření při velmi vysoké prašnosti. Frekvence otáčení se převádí na elektrický signál, který se dále vyhodnocuje zabudovaným jednočipovým mikroprocesorem. Odpovídající rychlost je zobrazena na LCD displeji, přičemž obsluha může volit požadované měřící jednotky. Pro měření teplot je přístroj vybaven přesným termistorem. Měření vlhkosti zajišťuje polovodičový senzor. Výsledky měření vlhkosti můžou značně zkreslovat rozprášené kapky vody v ovzduší, např. z postřiků a mlhovek. Digitální přístroje ze změřených hodnot automaticky počítají následující údaje: chladící efekt větrů - poskytuje informaci o kombinaci efektu teploty a rychlosti proudění na člověka (jaký chlad působí), teplotní index vlhkosti - informuje obsluhu o vlivu vlhkosti na potenciální přehřátí organismu. Dlouhodobý pobyt či fyzická aktivita v prostředí, kde tento index překračuje 41 C, může mít za následek kolaps organizmu, v některých případech i smrt, rosný bod - označuje teplotu, při které dochází ke kondenzaci vzdušné vlhkosti. 85

86 Mikroklimatické hodnocení pracovišť Mikroklimatické hodnocení pracovišť na povrchu Limitní hodnoty dlouhodobě (celosměnově) a krátkodobě (na operaci) únosné doby práce, byly stanoveny v souladu s doporučením ISO 7933: 1989 (E) (6). Uvedený standard stanovuje rozdílné limity pro osoby aklimatizované a neaklimatizované. Pro dlouhodobě a krátkodobě únosné mikroklima stanovuje dvě limitní hodnoty: varovnou a nebezpečnou. Vlastní výpočet vychází s rovnice: kde: - Celkový metabolický výdej - Externí práce (ve většině průmyslových situací je malá nebo zanedbatelná) - Výměna tepla v dýchacích cestách konvekcí (prouděním) - Výměna tepla v dýchacích cestách evaporací (vypařováním) - Výměna tepla na kůži kondukcí (vedením) - Výměna tepla na kůži konvekcí (prouděním) - Výměna tepla na kůži radiací (sáláním) - Výměna tepla na kůži evaporací (vypařováním) - Tepelná zásoba Dlouhodobě únosná pracovně tepelná zátěž Dlouhodobě únosná pracovně tepelná zátěž je limitována maximálně přípustnou průměrnou ztrátou vody potem a dýcháním za hodinu a celkovým množstvím vody ztracené potem a dýcháním za směnu vyjádřené v nebo v. Limitní hodnoty jsou stanoveny rozdílně jak podle energetické náročnosti práce - pro práce energeticky málo náročné a práce, kde, jednak pro osoby aklimatizované a neaklimatizované. Za neaklimatizované se považují osoby po dobu 3 týdnů od nástupu na posuzované pracoviště. Limitní hodnoty dlouhodobě únosné pracovně tepelné zátěže pro muže, kdy jsou uvedeny v tabulce č. 26. Tabulka č. 26: Limitní hodnoty pro muže Energetický výdej brutto Kritéria Neaklimatizované Osoby Aklimatizované osoby M>80 SR max g h -1 m 2 * ) M>80 D max g m g** ) Poznámky: * ) Množství potu v může být převedeno na množství tepla ve. 1 odpovídá produkci potu 1,47. Pro standardní osobu o ploše 1,8 m 2 je to 2,6. ** ) Platí pro standardní osobu o ploše 1,8 m 2. 86

87 Krátkodobě únosná pracovně tepelná zátěž Krátkodobě únosná pracovně tepelná zátěž (tabulka č. 27) je limitována pro osoby aklimatizované i neaklimatizované množstvím akumulovaného tepla v organismu, které činí. Této hodnotě odpovídá vzestup teploty tělesného jádra o 0,8 až 1,0 ºC a vzestup srdeční frekvence, v závislosti na poměru metabolické a klimatické zátěže, do 150 tepů za minutu. Tabulka č. 27: Krátkodobě únosná pracovně tepelná zátěž Energetický výdej Kritérium Neaklimatizované brutto (M) osoby 362 Aklimatizované osoby Max. množství kumulovaného tepla Pro výpočet krátkodobě a dlouhodobě únosné doby práce a stanovení režimu práce a odpočinku byl vypracován výpočetní program, který byl konstruován tak, aby byl použitelný i pro osoby bez zvláštních znalostí z oboru fyziologie práce a výpočetní techniky. Ověření výpočetního programu bylo provedeno jak v experimentálních podmínkách v klimatické komoře, tak na průmyslových pracovištích včetně důlních. Byla prokázána dobrá shoda mezi hodnotami produkce potu naměřenými a hodnotami vypočítanými pomocí výpočetního programu. Experimentální výsledky prokázaly rovněž dobrou shodu mezi vypočítanými a skutečně naměřenými hodnotami teploty tělesného jádra jakožto ukazatele krátkodobě únosné tepelné zátěže. Hodnoty krátkodobě únosné doby práce, vypočítané na úrovni množství kumulovaného tepla v těle 50, vedly ke zvýšení teploty tělesného jádra o 0,8 až 1,0 ºC. Hodnoty srdeční frekvence většinou nepřesahovaly 140 tepů za minutu, jen v krajních podmínkách dosahovaly 150 tepů za minutu. Energetický výdej Dlouhodobě a krátkodobě únosná doba práce je limitována energetickým výdejem, který může průměrný muž nebo žena vydávat dlouhodobě (za 8 h směnu) nebo krátkodobě (v průběhu pracovní operace) za optimálních mikroklimatických podmínek. Za nepříznivých tepelně vlhkostních podmínek se uvedené hodnoty snižují, jelikož tepelná produkce organismu a tepelná zátěž z prostředí se sčítají. Přípustné hodnoty energetického výdeje mužů ve věku 18 až 65 let při fyzické práci vykonávané velkými svalovými skupinami za optimálních tepelně vlhkostních podmínek jsou uvedeny v tabulce č. 28. Tabulka č. 28: Přípustné hodnoty energetického výdeje mužů M MUŽI dlouhodobě přípustný krátkodobě přípustný kj (netto) 6800/směnu 34,5/min (brutto) Režim práce a odpočinku V případech, kdy dlouhodobě únosná doba práce je kratší než délka směny, musí být stanoven režim práce a odpočinku tak, že celková doba efektivní práce za směnu nesmí přesáhnout 87

88 dlouhodobě únosnou dobu práce a doba nepřetržité práce nesmí přesáhnout krátkodobě únosnou dobu práce. Počet pracovních cyklů je dán podílem dlouhodobě a krátkodobě únosné práce, přičemž počet cyklů se zaokrouhluje na nejblíže vyšší celé číslo: Mezi jednotlivými pracovními cykly musí být zajištěna bezpečnostní přestávka na odpočinek. Na povrchových pracovištích se délka přestávky vypočítává podle vzorce: V době bezpečnostních přestávek musí mít pracovníci možnost odpočinku v prostředí s přípustnými mikroklimatickými podmínkami. Z hlediska uchování dobré pracovní výkonnosti se doporučuje volit přestávky častější a pracovní intervaly kratší, než jsou hodnoty únosné. Pitný režim Ochranné nápoje se poskytují, když se prokáže, že u zaměstnanců dochází při práci ke ztrátám tekutin potem a dýcháním vyšším než 1,25 l za směnu ( 4, odst. 6b Nařízení vlády č.523/2002 Sb.) Přípustná doba práce na pracovištích v podzemí Dlouhodobě a krátkodobě únosné hodnoty pracovně tepelné zátěže na pracovištích v podzemí sloužících k dobývání nerostných surovin a k výstavbě podzemních děl hornickým způsobem byly upraveny Nařízením vlády odlišně od povrchových pracovišť a neodpovídají výše uvedeným kritériím. Metodické pokyny pro stanovení přípustné doby práce na důlních pracovištích OKD Vnitřní předpis pro hodnocení mikroklimatických podmínek a stanovení přípustné doby práce v dolech OKD, ve kterém je paragrafové znění výpočtu mikroklimatických podmínek na důlních pracovištích, tabulky dlouhodobé a krátkodobé práce (tab. č. 30) a hodnoty změřeného energetického výdaje u rozhodujících důlních činností (tab. č. 29) tvořil základ pro vydání Nařízení vlády č. 441/2004 Sb. z , jak bylo uvedeno v úvodu kapitoly č Použité symboly a tabulky - energetický výdej (brutto) dle pracovních činností a pracovních profesí, určený podle Tabulky číslo 29 metodických pokynů nebo - suchá teplota vzduchu změřená na pracovišti (ºC) - rychlost proudění vzduchu změřená na pracovišti - relativní vlhkost vzduchu změřená na pracovišti (%) - dlouhodobě únosná doba práce dle tabulek č. 1 až 45, příklad uveden v tabulce č (jedna tabulka ze čtyřiceti pěti) - krátkodobě únosná doba práce dle tabulek č. 1 až 45, uvedených v tabulce číslo 30 - doba přestávky - počet cyklů přestávek během směny (počet cyklů) 88

89 - celková doba přestávek - doba jednoho pracovního cyklu - počet pracovních cyklů během směny (počet cyklů) - celková doba pracovních cyklů - celková efektivní pracovní doba za směnu vypočtená dle metodického pokynu - směnová efektivní pracovní doba stanovená výpočtem důlním podnikem Tabulka č. 29: Třídy práce podle průměrného energetického výdeje (EV) na důlním pracovišti Třídy práce dle EV na důlních pracovištích Příklady důlních činností a profesí s podobným energetickým výdejem EV = Průměrný energetický výdej v dole ve EV - I. - práce spojená s malým energetickým výdejem, který nebyl změřen v důlních podmínkách EV - II. EV - III. - zámečník zařízení - narážeč, strojní a elektroúdržba, lokomotivář, čerpač, časoměřič, opravy a údržby strojů, strojník, obsluha, předfárání a požární hlídky, prachoměřič, chůze po vodorovných důlních dílech, vzorkař, figurant, pracovník větrání, obsluha pásu, střelmistr, provozní elektrikář, vrtář, požárník, zaškolování, skladník, pracovník degazace, odvodňování - zámečník rubání, doprava materiálu po drážce, kombajnová ražba, dobývání mocných slojí pomocí mechanizované výztuže a kombajnu, dobývání nízkých slojí pomocí IHV výztuže a pluhu, ruční ražení, mechanizované ražení, - dobývání nízkých slojí pomocí mech. výztuže a pluhu, strojní přibírka chodeb, vybavování a likvidace důlních děl a porubů, zakládání, vrtař v okolí porubu, zedník, chůze po úklonných důlních dílech, údržba důl. děl, údržba jam a rekonstrukce, renovace výztuže, prognóza a prevence HO a PUP + likvidace následků, zavlažování EV - IV. - ruční zmáhání chodeb EV - V. - hloubení jam a šibíků EV - VI. - ražení komínů a zásobníků EV - VII. - ruční zmáhání chodeb ve ztížené pracovní poloze EV - VIII. - ruční dobývání, namáhavé práce ve ztížených důlních podmínkách záchranáři pracují ve zvláštním režimu, který se řídí SŘ HBZS Ostrava, - THP se zařazují do té třídy práce, ve které při své profesi vykonají denně více než 50% efektivní pracovní doby. 89

90 Tabulka číslo: 30 (6. tabulka z tabulek 1 až 45) Dlouhodobě a krátkodobě únosná práce na důlních pracovištích v minutách relativní vlhkost % rychlost vzduchu m.s -1 do 0,49 Suchá Doba Doba práce podle celkového energetického - brutto výdeje / třídy EV teplota práce EV - I. EV - II. EV - III. EV - IV. EV - V. EV -VI. EV - VII. EV -VIII. T S t sm/ t max ( C) (minuty) ( W.m -2 ) ( W.m -2 ) ( W.m -2 ) ( W.m -2 ) ( W.m -2 ) ( W.m -2 ) ( W.m -2 ) ( W.m -2 ) 20 t sm t max t sm t max t sm t max t sm t max t sm t max t sm t max t sm t max t sm t max t sm t max t sm t max t sm t max t sm t max t sm t max t sm t max t sm t max t sm t max t sm t max t sm t max t sm t max t sm t max t sm t max

91 Směnová efektivní pracovní doba - stanovují důlní podniky v souladu s rozhodnutím OHS Karviná z roku je stanovena vztahem: - je doba sjezdu a výjezdu, dopravy na pracoviště k tomu určenými prostředky a doba chůze na pracoviště v úklonu do 3º a - podmínečně nutné přestávky v práci (např. čekací doba po trhací práci stanovena v technologickém postupu - normativ směnových časů, který je určen pro jednotlivé důlní činnosti v minutách za směnu takto (tabulka č. 31): Tabulka č. 31: Normativ směnových časů rubání ražení ostatní Pracovní porada Osobní potřeba Odstrojení a ustrojení Služební rozhovor Osobní očista celkem V případě, že pracovní podmínky na posuzovaném důlním pracovišti nevyžadují stanovení režimu práce a odpočinku, délka zákonem stanovené přestávky na jídlo a odpočinek ve výši 30 minut a případná čekací doba po trhací práci se připočítává k výše uvedenému normativu směnových časů a přestávek v práci Energetický výdej, tepelně vlhkostní podmínky na pracovišti, tepelně izolační vlastnosti oděvu Pro stanovení dlouhodobě a krátkodobě přípustné doby práce na důlních pracovištích v OKR se vychází s těchto ukazatelů: A) Tepelné produkce organismu: a) Pro účely tohoto předpisu se pokládá metabolická produkce organismu za rovnou energetickému výdeji. Energetický výdej se vyjadřuje v brutto hodnotách, tj. v hodnotách zahrnujících i bazální metabolismus v přepočtu na. Jednotlivé důlní činnosti a profese se z hlediska energetického výdeje zařazují do osmi tříd (třídy EV I. až VIII.). Zařazení důlních činností a profesí do jednotlivých tříd je uvedeno v tabulce č. 29. b) V případech, kdy posuzovaná důlní činnost nebo profese není uvedena v tabulce č. 29, zařadí se do třídy, která svou energetickou náročností nejvíce odpovídá některé z činností uvedených v tabulce č. 29. V případě nejasností musí být provedeno posouzení energetické náročnosti kvalifikovaným pracovištěm. 91

92 B) Tepelně vlhkostních podmínek na důlním pracovišti, které jsou charakterizovány: a) Suchou teplotou vzduchu v C. Na pracovištích v podzemí, kde je rozdíl mezi výslednou teplotou kulového teploměru a suchou teplotou vzduchu menší než 1 C, lze použít pro stanovení únosné doby práce hodnoty naměřené suchým teploměrem. b) Rychlostí proudění vzduchu ( v c) Relativní vlhkostí vzduchu v %. Obr : Kulový teploměr C) Tepelně izolačních vlastností oděvu (clo): Pro účely tohoto předpisu byl stanoven tepelný odpor oděvu jednotně na 0,7 clo, čemuž odpovídá následující oblečení: kalhoty dlouhé, košile, onuce nebo ponožky, boty nebo gumáky, helma Dlouhodobě ( a krátkodobě ( únosná doba práce A) Dlouhodobě únosná doba práce ( se stanoví odečtením z příslušné tabulky 1 až 45 pro odpovídající změřené hodnoty ukazatelů uvedených v odstavci , bod A až C. B) Krátkodobě únosná doba práce ( se stanoví odečtením z příslušné tabulky 1 až 45 pro odpovídající změřené hodnoty ukazatelů uvedených v odstavci , bod A až C Režim práce a odpočinku A) Na pracovištích, kde je krátkodobě únosná doba práce ( a dlouhodobě únosná doba práce ( dle tabulek č. 1 až 45, shodná, tj.: 92

93 nemusí být stanoven režim práce a odpočinku. Pro tento případ je práce přípustná po celou směnu, jejíž délka je určena menší hodnotou z tabulkově zjištěné dlouhodobě únosné doby práce ( a dolem vypočtené směnové efektivní pracovní doby ( V tabulkách 1 až 45 (viz tabulka 30 odstavce ) jsou tyto hodnoty vyznačeny bílou barvou. B) Na pracovištích, kde krátkodobě únosná doba práce ( je kratší než dlouhodobě únosná doba práce (, tj.: musí být stanoven režim práce a odpočinku. V tabulkách 1 až 45 jsou tyto hodnoty znázorněny světle šedou barvou. Režim práce a odpočinku se vypočítá podle následujících variant: A) Krátkodobě únosná doba práce ( je stejná nebo delší nebo jen mírně kratší než dolem vypočtená směnová efektivní pracovní doba ( : práce je přípustná po celou směnu, jejíž délka je určena menší hodnotou z tabulkově zjištěné krátkodobě únosné doby práce ( a dolem vypočtené směnové efektivní pracovní doby (. Není třeba zařazovat zvláštní přestávky na oddech s výjimkou zákonem stanovené přestávky na jídlo a odpočinek. B) Krátkodobě přípustná doba práce (, je kratší než dlouhodobě únosná doba práce (, a dolem vypočtená směnová efektivní pracovní doba ( : režim práce a odpočinku musí být stanoven. Režim práce a odpočinku se stanoví tak, aby celková efektivní pracovní doba za směnu (, nepřekročila dlouhodobě únosnou dobu práce ( a aby mezi jednotlivými pracovními intervaly byla dodržena minimální doba odpočinku ( dle , odst. A). - Počet pracovních cyklů je dán podílem dlouhodobě únosné doby práce a krátkodobě únosné práce, přičemž počet cyklů se zaokrouhluje na nejbližší celé číslo. Počet pracovních cyklů se vypočte ze vztahu: - Délka jednoho pracovního cyklu se vypočte ze vztahu: (zaokrouhlit nahoru na celé číslo) - Celková doba pracovních cyklů se vypočte ze vztahu: (rovná se přibližně ) Režim odpočinku bezpečnostní přestávky A) Minimální doba trvání jedné bezpečnostní přestávky ( je stanovena na 30 minut. B) Počet cyklů bezpečnostních přestávek se vypočítává ze vztahu: 93

94 C) Celková doba bezpečnostních přestávek za směnu ( t p ) se vypočte ze vztahu: D) V době bezpečnostních přestávek musí mít důlní pracovníci možnost odpočinku v prostředí, kde teplota vzduchu nepřekročí v závislosti na relativní vlhkosti níže uvedené hodnoty: rh (%) t a ( C) do E) Do doby bezpečnostních přestávek se může započítávat doba čekání v souvislosti s trhací prací a doba přestávky na jídlo a oddech Srovnání stanovené efektivní pracovní doby Celková efektivní pracovní doba za směnu stanovená podle tohoto předpisu ve srovnání se stanovenou směnovou efektivní pracovní dobou ( stanovenou důlním podnikem A) Celková efektivní pracovní doba za směnu se vypočte jako součet dlouhodobě únosné doby práce a celkové doby přestávek : B) Srovnáním vypočtené celkové efektivní pracovní doby a důlním podnikem stanovené směnové efektivní pracovní doby ( mohou nastat dvě varianty A a B. Varianta A: Je-li splněna podmínka pro variantu A, vypočítá se počet pracovních cyklů, celková doba pracovních cyklů, počet cyklů přestávek, celková doba přestávek a celková efektivní pracovní doba za směnu části a Varianta B: Je-li splněna podmínka pro variantu B, vypočítá se počet pracovních cyklů, celková doba pracovních cyklů, počet cyklů přestávek, celková doba přestávek ( t p ) a celková efektivní pracovní doba za směn u varianty A. Následovně se vypočte: a) rozdíl časů (x) v minutách mezi celkovou efektivní pracovní dobou za směnu, vypočtenou dle Varianty A, a dolem stanovenou efektivní pracovní dobou ( : b) provede se odpočet hodnoty od hodnoty posledního pracovního cyklu vypočteného dle A. V případě, že takto redukovaná hodnota bude i nadále větší než, odečte se doba poslední přestávky. Pokud bude výsledná hodnota i nadále vyšší než, 94

95 odečte se zbývající hodnota od předposledního pracovního cyklu tak, aby se redukovaná celková efektivní pracovní doba za směnu rovnala směnové efektivní pracovní době. V případě potřeby se provádí další odpočet, až je dosaženo, že: redukovaná, c) redukovaná celková efektivní pracovní doba za směnu v minutách se vypočte jako součet skutečné doby pracovních cyklů (i zkrácených) a celkové doby přestávek: Z výše uvedeného vyplývá, že: 1. Nejdříve je nutno vypočíst dobu práce a přestávek a následně celkovou efektivní pracovní dobu za směny a až potom provést porovnání této hodnoty se stanovenou směnovou efektivní pracovní dobou ( stanovenou důlním podnikem. Pro případ, kdy bude směnová efektivní pracovní doba ( menší než celková efektivní pracovní doba, je nutno tuto novou (redukovanou) efektivní pracovní dobu vypočítat dle odst , bodu B) Varianta B. 2. Na závěr výpočtu se zkontroluje, zda platí vztah: pro případ A pro případ B Zákaz práce a havarijní situace A) Na pracovištích, kde musí být stanoven režim práce a odpočinku a nejsou zajištěny podmínky dle části , odst. D) je práce zakázána. Práce je zakázána i na pracovištích, kde je kratší než 30 minut. V tabulkách 1 až 45 je tato oblast vybarvená tmavě šedě. B) Ustanovení dle části , odst. A) se nevztahuje na havarijní situace, kdy je třeba vykonat práce nezbytné pro ochranu života zaměstnanců, tyto práce vykonávají pouze členové báňského záchranného sboru Zaokrouhlování A) Změřené hodnoty dle části , odstavce B) se pro účely tohoto předpisu zaokrouhlují od 0,01 do 0,49 směrem dolů a od 0,50 do 0,99 směrem nahoru. B) Jestliže se některá z hodnot tepelně vlhkostních ukazatelů ( , odstavce B) naměřených na pracovišti nachází mimo rozsah hodnot uváděných v tabulkách 1 až 45, použije se pro výpočet dlouhodobě a krátkodobě únosné doby práce nejblíže vyšší nebo nižší hodnota. Toto pravidlo neplatí pro teplotu vzduchu nad 40 a pod 10 C Příklad vyhodnocení mikroklimatických podmínek Osádka dobývá v porubu č mocnou sloj pomocí kombajnu a mechanizované výztuže. Dne byly v porubu změřeny následující mikroklimatické hodnoty: suchá teplota - 32,4 C, mokrá teplota 30,1 C, vlhkost - 65,4 % a rychlost větrů 0,49. Porub nebyl chlazen. Směnová efektivní pracovní doba byla časoměřením změřena: varianta A/ 395 minut, varianta B/ 326 minut. Vyhodnoťte mikroklimatické podmínky na důlním pracovišti! Zadání : 95

96 var. A var. B = 32,4 C (pro výpočet se hodnota zaokrouhluje na 32 C) = 65,4 % (pro výpočet se hodnota zaokrouhluje na 65 %, tj. skupina %) = 0,49 (pro výpočet se tato hodnota zařadí do skupiny - do 0,49 ) = dobývání mocných slojí pomocí MV a kombajnu, tj. skupina EV III. (150 až 169 ), dle tabulky č. 29 Výpočet varianty A: = 395 minut - hodnota změřená důlním podnikem dle části , tj. např.: = = 395 = 326 minut - hodnota změřená důlním podnikem dle části , tj. např.: = = 326 Změřené parametry mikroklimatu na porubu odpovídají tabulce č. 6 = (tabulka č. 30 str. 20), pro kterou platí: = 325 minut a = 290 minut pro variantu A i B dle části , platí = musí být stanoven důlním podnikem na daném pracovišti režim práce a odpočinku, proto se vypočítává dle údajů uvedených v části cyklů, zaokrouhleno na 2 pracovní cykly přestávka minut přestávek za pracovní směnu minut, jeden ze dvou prac. cyklů bude trvat 162 min. minut, celková délka pracovních cyklů + minut, vypočtená efektivní pracovní směna rozvrh práce v porubu dva pracovní cykly po 162 minutách a mezi nimi jedna přestávka 30 minut (na jídlo) rozvrh pracovních cyklů a přestávek platí Výpočet varianty B: Dle varianty A vyplývá rozvrh pracovních cyklů a přestávek neplatí, je nutno postupovat dle části , bodu B). druhý pracovní cyklus bude trvat jen 134 minut. minut hodnota 28 minut se odečte jen od posledního pracovního cyklu minut, to znamená, že rozvrh práce v porubu dva pracovní cykly - první bude trvat 162 minut, druhý 134 minut, mezi nimi bude jedna přestávka 30 minut (na jídlo) rozvrh pracovních cyklů a přestávek platí. 96

97 13.5 Přirozené způsoby zlepšování klimatických poměrů Při posuzování vhodnosti různých způsobů úpravy důlního ovzduší vycházíme ze zásady, že umělého chlazení větrů se má použít teprve tehdy, byly-li vyčerpány všechny možnosti zlepšit klimatické poměry přirozenou cestou, tj. zlepšením větrání dolu a všech jeho pracovišť. Účinným prostředkem ke snížení teploty důlních větrů a ke zlepšení klimatických poměrů je zvětšování množství větrů. To je však omezeno nejvyššími dovolenými rychlostmi. Navíc velké rychlosti nepříznivě zvyšují prašnost. Je třeba rovněž pamatovat na to, že při dvojnásobném zvýšení množství větrů vzroste deprese hlavního ventilátoru čtyřikrát a jeho potřebný výkon osmkrát. Snižování relativní vlhkosti je vydatným prostředkem ke zlepšení důlního klimatu. Relativní vlhkost má nepříznivý vliv na tepelný obsah důlních větrů. Pohlcováním vodních par sice klesá teplota větrního proudu, ale současně se zvyšuje latentní teplo vodních par, takže z klimatického hlediska nenastává podstatná změna. Navíc poklesem suché teploty větrů se zvětší sdílení tepla z pohoří, takže konečná hodnota tepelného obsahu důlních větrů se značnou relativní vlhkostí je vždy mnohem větší než větrů s menší vlhkostí. Tyto skutečnosti ukazují na důležitost skutečného boje proti vysokým relativním vlhkostem. Správné vedení důlních prací má rovněž podstatný vliv na zlepšení důlního klimatu. Otvírka klimaticky nepříznivých dolů má být založena tak, aby vtažné větry měly co nejkratší cesty na pracoviště. Na všech úvodních chodbách zřizujeme stoky, které je nutné řádně zakrýt, co nejdříve svést do čerpací stoky a vodu vyčerpat do odpadního potrubí. Vzhledem ke snižování relativní vlhkosti se musíme snažit i o maximální suchost vtažných jam. Postup porubů v klimaticky obtížných dolech se volí většinou od hranice (dobývání z pole), kromě jiných důvodů také proto, že tento postup umožňuje vytvořit tepelný vyrovnávací plášť kolem chodeb. Ke zlepšení klimatických poměrů v separátně větraných důlních dílech je nutno vyloučit hrubé závady na separátním větrání, hlavně netěsnosti luten; dále je nutno zvětšovat množství větrů použitím luten o dostatečném průměru; snižovat relativní vlhkost větrů řádným zřizováním stok, popř. odvodňováním zamokřených úseků. Klimatické poměry na pracovišti se sacím způsobem větrání je možno zlepšit též vyvoláním pohybu větrů u čelby pomocnou foukací lutnou. V klimaticky obtížných pracovištích je nutno používat foukací větrání (kombinované větrání). Oteplování vlivem potrubí na stlačený vzduch je možno omezovat ochlazováním stlačeného vzduchu na povrchu. Je to výhodné i proto, že při ochlazování se stlačený vzduch vysouší a tím se značně zvýší jeho chladící účinek na pracovištích v dole. K omezení vlivu oxidace těženého uhlí je třeba co nejvíce zmenšit styk uhlí s proudícími větry. Proto při projektování dopravy uhlí těženého ve velkých hloubkách by se měla spíše volit doprava důlními vozíky než doprava pásová, případně pásovou dopravu směřovat na výdušné chodby Přetlakové chladicí komory V době bezpečnostních přestávek musí mít důlní pracovníci možnost odpočinku ve vhodném prostředí (viz část ). Zejména na dlouhých ražbách - teplotně exponovaných pracovištích, může být přemístění do vhodných klimatických podmínek problematické. Problém lze řešit přetlakovou klimatizační komorou (obr až 12-30). Přetlakové komory lze použít na ochranu horníků i před povýbuchovými zplodinami. Klimatizační komory jsou vhodné pro ochlazení pracovníků s předpokládanou maximální dobou pobytu uvnitř komory 30 minut. 97

98 Komory jsou vyráběné z nehořlavého antistatického materiálu. Komory jsou pomocí lanek zavěšené na stropní části důlního díla. Obr : Přetlaková komora MIFLEX Obr : Chladicí komora MIFLEX Obr : Klimatizační komora K 1 VVUÚ Pro informaci jsou uvedeny v tabulce č. 33 naměřené průměrné hodnoty, které byly naměřeny na Dole Darkov dne (překop č separátní větrání). Klimatizační komora byla vybavena dle obrázku číslo

99 Tabulka č. 32: Průměrné naměřené hodnoty (viz text) Místo měření Relativní vlhkost (%) V profilu důlního díla 32,0 26,6 64 V klimatizační komoře 29,0 22,4 54 Chlad pro klimatizační komory můžeme získat z VÍROVÉ TRUBICE VT-D25-VVUÚ. Použití vírové trubice VT-D25 Ve vírové trubici se vstupující stlačený vzduch dělí a z jedné strany vystupuje teplý a z druhé strany chladný proud vzduchu (obr ). Obr : Princip vírové trubice Pro klimatizaci na pracovištích s dodatkem stlačeného vzduchu lze podle potřeby využít každý z vystupujících proudů v horkých provozech se nejčastěji využívá chladný proud vzduchu. Pro individuální skupinovou klimatizaci jsou k dispozici ochranné oděvy, chladicí boxy, klimatizované kabiny atd. Chladicí boxy slouží současně pro chlazení nápojů pro pracovníky. Kabiny lze podle potřeby osadit jednou až třemi trubicemi. Chladící výkon je závislý na rozměrech a nastavení pracovních částí trubice a na teplotě, tlaku a vlhkosti stlačeného vzduchu. Základní regulace obou výstupních teplot se provádí nastavením hlavice na teplé straně. VT-D25 je opatřena na studené straně tlumičem hluku (obr ). Tabulka č. 33: Technické parametry VT-D25 Teplota okolního ovzduší při relativní vlhkosti Do 45 ºC, při φ=100% Zdroj energie Stlačený vzduch o tlaku 0,2 až 1 MPa Chladící výkon (W) Malá Velká Hmotnost trubice (kg) 1,6 2,7 Nejnižší výstupní teplota (ºC)

100 Obr : Vírová trubice VT-D25 Obr : Vírová trubice VT D25 Legenda: 1. Tlumič hluku 9. Vírový segment 2. Matice KM 10. Hlavice 3. Těleso komory 11. Ústí difuzoru 4. Dýza 12. Redukce 16xG3/8ʺ 5. Vírová komora 13. Pojistná matice 6. Difuzor 14. Fibrové těsnění 7. Tepelný kryt 15. Závěs trubice 8. Matice M 25x1 100

101 14 Degazace 14.1 Úvod Degazovací metoda (CH 4 ) z dolu je metoda, která se v České republice v části hornoslezské uhelné pánve využívá od roku 1957, kdy se již vytěžilo 0,4 mil. m 3 směsi plynu přepočteno na 100% metan. Zavedení tohoto systému a jeho rozšíření umožnilo provádět hornické práce i v prostorách s vysokým obsahem metanu (CH 4 ). Průkopníkem zavádění byl ing. William Schmidt, který v roce 1955 začal budovat první degazační stanici na jámě Ba-V, (v té době Důl Hohenegger, následně Důl 1. máj a po dokončení otvírky Důl Suchá Stonava, později Důl 9. květen). Zároveň se podařilo vytěžit velké množství metanu pro další využití. Metoda je také úspěšně využívána v Polsku, Rusku, Ukrajině a dále ve všech dolech, kde je velká plynonosnost slojí a plynodajnost ložisek Smysl a účel degazace Důlní degazace je to činnost sloužící k záměrnému a řízenému odčerpávání metanu z uhelné sloje, okolních hornin nebo volných prostor a následnému izolovanému odvádění plynové směsi z degazačních zdrojů v dole plynovody až do degazační stanice. Důlní degazace je technologie, která zvyšuje bezpečnost důlního provozu. Je to čerpání vysokoprocentní plynové směsi metanu se vzduchem z dolu. Obecně platí, že degazaci je nutno zavést v případech, kdy jsou možnosti větrání vyčerpány, a přesto není zajištěn přípustný obsah metanu (CH 4 ) v pracovním ovzduší. Zavedení degazace též zajišťuje efektivnější využití mechanizace v silně plynujících podmínkách. Vyčerpaný plyn z dolu je možno na povrchu efektivně využít, např. pro ohřev vody, vytápění apod Geologie a stanovení plynodajnosti Před rozhodnutím o nasazení degazace je nutno provést posouzení geologických poměrů v oblasti, úložních poměrů ložiska, propustnosti vrstev a je nutné stanovit prognózu plynodajnosti. Na základě prognózy plynodajnosti a posouzení větrání je stanoveno množství metanu (CH 4 ), které je třeba degazačním systémem izolovaně odvést z dolu Základní prvky degazačního systému Obrázek (obr. 14-1) schematicky ukazuje velmi zjednodušeně podstatné části degazačního systému ve svislém řezu. Na něm jsou vyznačeny 4 obdélníky, které jsou pak opět schematicky nakresleny v půdorysném pohledu. Degazační stanice je to samostatný objekt, ve kterém je instalováno zařízení k vyvolání podtlaku potřebného k degazaci a přístroje zajišťující kontrolu provozu a bezpečnost důlní degazace. Hlavní plynovod ocelové potrubí umístěné v hlavním důlním díle a na povrchu až k degazační stanici, které slouží k odvádění degazované plynové směsi metanu se vzduchem. Dílčí plynovod potrubí, které slouží k odvádění plynové směsi metanu se vzduchem od degazačního zdroje do hlavního plynovodu. Degazační zdroj utěsněné a uzavřené degazační vrty a uzavřená popřípadě nepřístupná důlní díla nebo jejich části, z nichž je plynová směs metanu se vzduchem odváděna plynovody do degazační stanice. 101

102 Ztracený plynovod ocelové potrubí záměrně ponechané v nepřístupných důlních dílech, které je využíváno k degazaci a je napojeno na dílčí plynovod. Obr. 14-1: Základní schéma degazace 14.5 Degazační stanice Schematický obrázek (obr. 14-2) zjednodušeně představuje degazační stanici. Obr. 14-2: Schéma degazační stanice 102

103 Degazační stanice je zpravidla umístěna na povrchu v samostatné budově, ve vzdálenosti alespoň 30 m od jiných vysokých staveb. Pro reálné vyprojektování degazační stanice je nejdůležitější určit množství plynové směsi, které chceme odvádět (odsávat) a vzdálenost degazačních zdrojů od stanice. To pak rozhoduje o počtu a kapacitě čerpadel (vývěv) pro vytvoření podtlaku. Čerpadla v degazační stanici musí mít kapacitu na vytvoření podtlaku od 0 do 50 kpa. Podle kapacity se instalují minimálně dvě čerpadla plynově směsi. I když je v provozu jenom jedno, druhé je jako náhradní pro případ poruchy. Čerpadel může být i více, pak je třeba podle toho projektovat dostatečně velký průměr potrubí. Zaběhnutý a ověřený provoz (obr. 14-3), kde jsou nainstalována čtyři a jedno záložní čerpadlo. Obr. 14-3: Degazační stanice s čerpadly Obr. 14-4: Degazační stanice s čerpadly Parametry jednotlivých čerpadel: - nasávané množství od do m 3 /den - výkon elektromotoru od 7 do 50 kw - vytvoření podtlaku do 50 kpa - vytvoření přetlaku do 50 kpa - otáčky od 730 do otáček za min. Zjednodušený popis principu práce degazační stanice: Čerpadla vyvolají podtlak a jsou napojena na přívodní potrubí. Z přívodního potrubí plynové směsi jsou vedeny odbočky k jednotlivým čerpadlům. Na každé odbočce je zpětný uzávěr (klapa), která má zabránit přisávání ovzduší do systému při poruše elektromotoru nebo výpadku el. proudu. Za zpětným uzávěrem (klapou) je šoupátko A, které se uzavírá při odstavení čerpadla. Za čerpadlem je další šoupátko B, které se také uzavírá při odstavení čerpadla a také při jeho opravách, aby plyn neunikal do ovzduší. Na výtlačném potrubí za šoupátkem B je odbočka směrem k sacímu potrubí. Je zde umístěno šoupátko C pro přesnější seřízení podtlaku. Výtlačná potrubí od jednotlivých čerpadel jdou do sběrného potrubí, na kterém je šoupátko D pro možnost odstavení od zbytku sítě a také měření odčerpaného množství. Pro případ výpadku el. proudu je tam také zpětný uzávěr (klapa). Pro zajištění bezpečnosti se mezi degazační stanici a hlavní plynovod umísťují bezpečnostní kuličkové uzávěry.(obr. 14-5). Bezpečnostní kuličkový uzávěr jistí degazační stanici před prošlehnutím (přenosem) plamene z degazační stanice do dolu a naopak. Instalují se na sacím a výtlačném potrubí. Jsou umístěny buď v samostatných objektech, nebo v přístavbě k degazační stanici. 103

104 Pro možnost vypouštění plynu do ovzduší v případě, kdy je porucha na odběrovém spotřebiči a není odběr plynu, je zde odbočka do okolního ovzduší (na komín) pro možnost jeho vypouštění a šoupátko E. Obr. 14-5: Degazační stanice - bezpečnostní kuličkové uzávěry 14.6 Degazační síť a armatury Degazační síť představuje hlavní a dílčí plynovody. To jsou ocelová potrubí pro izolované odvádění plynové směsi metanu se vzduchem. Jsou označena žlutou barvou. Obr. 14-6: Degazační potrubí v dole Průměr hlavního plynovodu je vhodné projektovat v rozmezí od 200 do 300 mm. Průměr dílčích plynovodů je vhodné projektovat v rozmezí od 100 do 200 mm. Při stanovení průměru plynovodu je nutno respektovat zásady: - v degazační stanici čerpadly vytvořit podtlak maximálně 50 kpa, optimálně 20 až 30 kpa, - tlakové ztráty způsobené odporem při proudění plynové směsi potrubím by měly být maximálně 5 kpa na 1 km potrubí, 104

105 - pro jednotlivé degazační zdroje (vrty, hráze atd.) musí zůstat k dispozici podtlak nejméně 3 kpa, - degazační síť musí být upravena tak, aby každý dílčí plynovod mohl být osazen měřidly a umožňoval uzavření a regulaci plynové směsi (např. šoupátko, ventil, zpětná klapa). Regulace objemového průtoku a koncentrace směsi Provádí se pomocí clon, které se umísťují do degazačního potrubí. Clony se vkládají také na konec degazační sítě. Clony se montují mezi příruby degazačního potrubí (obr. 14-6). Jsou v rozměrech 100 x 30 mm až 100 x 70 mm. První číslo značí průměr degazačního potrubí, druhé označuje průměr clony. Jsou i na potrubí o průměru 150 a 200 mm. Clony se podle potřeby vyměňují. Například, klesne-li obsah CH 4 ve směsi pod stanovenou mez, clona se vymění za menší. Obr. 14-6: Regulace objemového průtoku a koncentrace směsi pomocí clony Odvodňování degazačního potrubí V degazované směsi je převážně vysoká relativní vlhkost. Teplota okolních hornin je podstatně vyšší (v současně dobývaných hloubkách) než v důlních dílech. Na stěnách plynovodů dochází ke srážení vody a může dojít k zatopení potrubí. Proto jsou důležitou součástí degazační sítě odvodňovače (obr. 14-7). Většinou pracují automaticky, pokud ne, je nutno je často odvodňovat. Obr. 14-7: Odvodňovač 105

106 Připojení plynovodu na vrt Kvalitně provedená úvodní kolona je zárukou, že nebude přisáváno z okolí ovzduší do plynovodu a nebude zbytečně snižována koncentrace degazované směsi. Obr. 14-8: Úvodní kolona Obr. 14-9: Napojení degazačního vrtu 14.7 Degazační metody a) Degazace dlouhých důlních děl (jámy, překopy, přípravná důlní díla) Nejúčinnějším způsobem se jeví degazace pomocí vrtů směrovaných na zdroj plynu zjištěného snímkem plynodajnosti. Vrtá se buď přímo z vlastního důlního díla, nebo z výklenku. Cílem degazace je dosáhnout v okolí vrtů opačného tlakového spádu tak, aby byl metan místo vstupu do větrního proudu izolovaně odváděn degazačním systémem. Běžně jsou z jednoho výklenku vrtány dva až čtyři vrty, někdy i více. Vzájemná vzdálenost výklenků bývá 20 až 40 m. Odklon vrtů od osy důlního díla bývá 15 až 20, jeho délka v průměru 80 m. Průměrná produkce plynové směsi z jednoho vrtu je kolem 500 m 3 /den. Obr : Degazace překopů a chodeb vstřícnými vrty 106

107 b) Degazace porubů Obr : Degazace porubu Při vedení porubu z pole se pro jejich degazaci vrtají tzv. vstřícné vrty především z výdušné třídy porubu. Vzdálenost jednotlivých vrtů mezi sebou je od 5 m do 15 m. Tyto vrty začnou produkovat plyn již v době, kdy je jejich ústí (úvodní kolona) vzdáleno ještě několik desítek metrů před porubní frontou. Účinnost vstřícných vrtů se však výrazně sníží podrubáním úvodní kolony. Odklon vrtů od osy třídy bývá 20 až 30, úklon vrtů 25 až 30, délka vrtu v průměru 60 až 100 m. Průměrná produkce plynové směsi z jednoho vrtu je kolem 500 m 3 /den. Nejvhodnější je provést kombinaci několika způsobů degazace porubu vstřícnými vrty, ztraceným plynovodem, vrty z paralelní degazační chodby, degazační chodbou v nadloží sloje, přičemž tato chodba musí být uzavřena hrází (obr ). Degazací z porubu předpokládáme odsávat alespoň m 3 /den plynové směsi metanu se vzduchem. Obr : Degazační chodba v nadloží uzavřená hrází 107

108 c) Degazace uzavřeného prostoru a stařin Obr : Degazace uzavřeného porubu d) Doplňková degazace vrty Obr : Vrtacím strojem se navrtá otvor o průměru mm (podle průměru pažnic), v délce 6 9 m se pažnice zasune a ta se tam zacementuje hadicí přes sádrový límec. Až cement ztvrdne, tak se na pažnici namontuje šoupátko preventr, připojí se odlučovač a začne se vrtat. Vrty se vrtají pro doplňkovou degazaci zpravidla m dlouhé nad plynový zdroj nebo přímo do zdroje. Po dosažení potřebné hloubky se vrtací tyče vytáhnou. Odpojí se odlučovač, 108

109 demontuje preventr, šoupátko a namontuje se měřicí místo pro měření koncentrace metanu (CH 4 ) a šoupátko pro možnost uzavření regulace odsávané plynové směsi. Protože vrt nikdy není dokonale těsný, je zde koncentrace metanu (CH 4 ) závislá také na těsnosti vrtu Monitoring a bezpečnostní čidla Čerpadla plynové směsi jsou osazena tlakoměry: na sací straně pro měření podtlaku a na výtlačné straně pro měření přetlaku. Dále je měřen tlak, objemový průtok, teplota a koncentrace plynové směsi v hlavním plynovodu jak na sací, tak na výtlačné straně. Na jednotlivých dílčích plynovodech jsou nainstalována měřicí místa. V samotné degazační stanici musí byt kontinuálně měřen metan (CH 4 ) a zajišťovat vypnutí elektrické energie při překročení stanovené meze Kogenerace spoří emise CO 2 Kombinovaná výroba elektřiny a tepla v kogeneračních jednotkách na zemní plyn, stejně jako výroba elektřiny z obnovitelných zdrojů, přináší značné úspory emisí CO 2 oproti oddělené výrobě. Provozovatel kogeneračních jednotek spalujících zemní plyn a skládkový plyn uspoří ročně podle kapacity až několik tisíc tun CO 2 ve srovnání s běžným způsobem výroby elektřiny. V případě prodeje těchto emisí za tržní cenu povolenky CO 2, která se pohybuje kolem 20 EUR za tunu, je možné dosáhnout finanční úspory. (při tun/rok CO 2 až EUR, tedy zhruba 14 mil. korun (při kurzu 28Kč/EUR) Výsledky Dolu Darkov v degazaci Zavedením degazačního systému, kdy jsou nasazená 4 čerpadla a provozovaná v průměru za rok 3 čerpadla při celkové délce cca 8 až 10 km degazační sítě a napojení 7 až 15 degazačních zdrojů je možno odčerpat až m 3 /den plynové směsi metanu se vzduchem. V průběhu celého roku je to kolem m 3 plynové směsi metanu se vzduchem. Průměrná koncentrace vytěženého metanu se pohybuje od 55 do 75 % CH 4. Toto množství plynově směsi metanu se vzduchem není zanedbatelné ani z ekonomického hlediska pro další využití bez ohledu na podstatné zvýšení bezpečnosti, což je prvořadý přínos Hlediska důlní degazace Pro posouzení nutnosti degazace je rozhodující hodnota koeficientu degazace. Je-li jedná se o stav zvládnutelný dokonalým větráním. Je-li je nutno degazovat. Jak bylo uvedeno v části 12 Větrání, předběžné výpočty musí být v souladu s bezpečnostními předpisy (dodržení povolených koncentrací plynných složek, rychlostí větrů na pracovištích a vyloučení nebezpečí tvoření metanových vrstev) pro předpokládanou délku ražené chodby, případně denní těžbu porubu. a) Dlouhá důlní díla poměrná plynodajnost dlouhého díla obvod příčného průřezu (m) délka důlního díla (m) objemový průtok vzdušin 109

110 b) Poruby poměrná plynodajnost porubu denní těžba (t) objemový průtok vzdušin Tabulka č. 32: Kategorie plynodajnosti a hodnoty poměrné plynodajnosti Kategorie Plynodajnost plynodajnosti I Nízká do 0,2 do 5 II Zvýšená 0,2 až 0,5 5 až 10 III vysoká nad 0,5 nad 10 Vstupní údaje pro důlní degazaci Pro důlní díla, jejichž, hodnotíme: Plynodajnost Degazaci Exhalaci Účinnost degazace (%) Dlouhá důlní díla: Poruby: koncentrace CH 4 (%) objemový průtok větrů a se vypočtou dle vztahů uvedených u dlouhých důlních děl Degazace z povrchu Obr : Degazace vrtem z povrchu Degazace z povrchu pomocí vrtů je účinná pouze v místech, kde uhlí není kompaktní (obr ). V ostatních oblastech je účinnost minimální. Naopak při následné těžbě vrty představují velké nebezpečí, pokud nejsou ideálně zlikvidované. 110

111 15 Důlní prach a protivýbuchová opatření Důlní větry obsahují kromě řady plynných příměsí i příměsi tuhé důlní prach. Ten se tvoří v dolech ve značném množství skoro při všech pracovních operacích. Uhelný prach vzniká primárně při rozpojování, ražení, trhacích pracích, přibírkách a vrtání. Sekundárně uhelný prach vzniká při následném odtěžení horniny na přesypech dopravníků, v drtičích těživa, na spodních větvích pásových dopravníků a jiných profilově úzkých dopravních místech. V hornictví nás zajímá jednak jako škodlivina lidského zdraví, jednak jako příčina výbuchu Prach jako škodlivina Podle účinků na lidský organizmus lze prach rozdělit na jedovatý (např. rtuťový, olověný, arzénový apod.) a na nejedovatý (např. uhelný, křemenný, vápenný apod.). I nejedovatý prach je lidskému zdraví škodlivý, neboť v hornictví bývá příčinou nejzávažnější příčinou choroby z povolání, kterou je zaprášení plic horníků, tzv. hornická pneumokonióza. Pro zdraví horníka jsou nejškodlivější částečky poletavého prachu o průměru pod 5 μm, zejména kolem 1 až 2 μm. Prachové částice nad 5 μm jsou při vdechování zadržovány v horních cestách dýchacích a odtud odstraňovány výměšky sliznic. Částice pod 5 μm pronikají až do plicní tkáně. I z ní mohou být ještě odstraňovány samočistící schopností plic. Pracuje-li člověk v prašném prostředí delší dobu, nebo je-li vdechovaného prachu velmi mnoho, samočistící schopnost lidského organizmu selhává, prachové částečky v plicní tkáni zůstávají a začne jejich zhoubné působení. Nejnebezpečnější je prach kysličníku křemičitého, jehož vdechování vede po určité expozici ke vzniku tzv. silikózy. Plicní onemocnění vyvolané azbestovým prachem nazýváme azbestózou, uhelným prachem antrakózou apod. Všechna tato plicní onemocnění se zahrnují pod společný název pneumokonióza. I když má na vznik pneumokoniózy vliv mnoho činitelů, jako namáhavost práce, pracovní režim, životospráva, individuální dispozice a další, prach je rozhodujícím činitelem, a proto boj proti hornické pneumokonióze musí být především boj proti prachu Opatření v boji proti prachu Ve stručnosti lze opatření v boji proti prachu rozdělit na tři skupiny: Snižování množství prachu při technologických procesech Opatření technickopreventivní, která jsou nejdůležitější, neboť mají vzniku prachu zabránit nebo jeho vznik alespoň omezit na nejnižší možnou míru (vhodnou volbou technologie pracovních postupů, konstrukcí dobývacích mechanizmů, zavlažováním uhelných slojí aj.). Obr. 15-1: Zavlažování uhelné sloje Zavlažování provádíme pomocí dlouhých vrtů ve sloji (obr. 15-1). Aby bylo zavlažování účinné, je zapotřebí zvýšit vlhkost uhlí o 1%. K tomu potřebujeme vtlačit do pilíře kolem 10 litrů vody na 1 m 3 zavlažovaného uhlí. Tlak vody v požárním vodovodu je většinou nedostatečný a musíme ho zvýšit pomocí multiplikátoru na 111

112 15 až 20 MPa. Množství vtlačené vody do uhelné sloje je nutno kontrolovat vodoměrem (obr. 15-2). Obr. 15-2: Multiplikátor s vodoměrem Obr. 15-3: Vodní ucpávka Opatření technickoprovozní Opatření technickoprovozní, jimiž se má už vzniklý prach zneškodnit (vrtání s výplachem nebo odsáváním, různé konstrukce skrápěčů a rozprašovačů, zakrytování přesypů dopravníků, používání individuálních protiprašných prostředků, jako jsou například respirátory nebo protiprašné přilby, a podobně. Jedna z největších prašností vzniká při trhací práci. Při této operaci lze prašnost účinně snížit použitím vodních ucpávek v plastových obalech (obr. 15.3). Nejnovější razicí kombajny (dále jen RK) jsou vybaveny vnitřním vysokotlakým postřikem Wet Head (čti vet hed ), který dávkuje vodu přímo do řezné stopy snižuje tím prašnost a zároveň chladí řezný nástroj (obr. 15-5). Vodní trysky jsou umístěny u řezných nožů a postřik je uveden do funkce pouze ve směru záběru do horniny. Druhým, nezávislým, speciálně vyvinutým postřikem pro razicí kombajny je vnější nízkotlaký postřik Jet Rohr (obr. 15-4). Ve zkušebně Vědeckovýzkumného uhelného ústavu v Radvanicích byla ověřena jeho téměř 100procentní efektivita při hašení vzníceného metanu. Jde o systém vodních a vzduchových trysek. Obr. 15-4: Vnější postřik RK Obr. 15-5: Vnitřní postřik RK Obdobně je řešen problém prašnosti v porubech při rozpojování uhlí. Vnitřní postřiky jsou umístěny na řezných orgánech válcových kombajnů (dále jen VK) vedle rozpojovacích nožů 112

113 (obr. 15-6) a vnější skrápění je nainstalováno na štítcích mechanizovaných výztuží (dále jen MV) (obr. 15-7). Obr. 15-6: Řezný orgán VK montáž trysky 15-7: Vnější skrápění na štítcích MV Účinné postřiky instalujeme zejména v drtičích horniny a následně na odtěžení. Na přesypech dopravníků používáme mlhovky (obr. 15-8), případně kapotáží přesypů zabraňujeme strhávání prachových částic průchodním větrním proudem (obr. 15-9). Obr. 15-8: Mlhovka na přesypu dopravníků Obr. 15-9: Kapotáž přesypu Unášení prachových částic větrním proudem na výdušné straně porubu nebo po trhací práci při ražení důlního díla zabraňujeme pomocí mlžných clon. Obr : Mlžná clona (prototyp) Obr : Mlžná clona 113

114 Obr : Vrtání s vodním výplachem Při ražení důlních děl patří mezi potencionální zdroje prachu vrtání vrtů. V dnešní době však všechny vrty vrtáme s vodním výplachem. Před nakládáním horniny nakládačem předem horninu zvlhčíme vodou z požárního vodovodu. Obr : Suché odprašovací zařízení na čelbě Při kombajnových ražbách účinně odstraňujeme vznikající prach pomocí odprašovačů. Odprašování je založeno na odsávání vzdušin u prašného zdroje, jejich odvedení lutnovým tahem do odprašovacího zařízení. Odprašování provádíme jako mokré a suché. Mokré odprašování však zhoršuje mikroklimatické podmínky. I přes veškerou snahu při prevenci dochází k pronikání uhelného prachu do důlních děl a k jeho usazování. Pak je nutné zajistit, aby byl usazený uhelný prach co nejhůře rozvířitelný a aby byl obsah hořlavých látek takový, aby nemohlo dojít k výbuchu. Uhelný prach můžeme odstranit mechanicky, čištěním strojních částí, pásových dopravníků a elektrozařízení nebo jej můžeme zneškodnit smýváním, poprašováním či posolováním počvy chloridem hořečnatým. Při prohlídkách pracovišť a všech důlních děl jsou všichni fárající technickohospodářští pracovníci povinni kontrolovat zneškodňování uhelného prachu. Obr : Strojní poprašování Používaná důlní díla, kromě jam, komínů, vrtů, zásobníků a porubů, musí být po celém obvodu a v celé délce poprašována inertním prachem. Poprašovat se musí tak, aby obsah hořlavých látek ve směsi inertního a uhelného prachu nepřesáhl 20 %. V důlních dílech, kde je ve větrním proudu povolena zvýšená koncentrace metanu nad jedno procento, se musí poprašovat tak, aby obsah hořlavých látek ve směsi inertního a uhelného prachu nepřesáhl 15 %. 114

115 Poprašování musí být ihned obnoveno, jestliže obsahuje prachová směs podle rozboru vzorku směsi větší podíl hořlavých látek, než je stanoveno, nebo při zjištění, že se na poprášených místech usadila viditelná souvislá vrstva uhelného prachu. Určená místa, která jsou stále a po celé ploše tak vlhká, že se prach na nich usazený nedá rozvířit, a místa bez uhelného prachu poprašována být nemusí. Zneškodňování uhelného prachu smáčením vodou, případně vodou s přídavkem smáčedla, je dovoleno tam, kde je tento způsob, zejména z hlediska tepelně vlhkostních podmínek, účinný. Pro zneškodňování uhelného prachu smáčením lze použít jen vodu z důlního požárního vodovodu. Usazený uhelný prach musí být smáčen po celém obvodu a po celé délce používaných důlních děl, kromě jam, komínů, vrtů, zásobníků, porubů a dobývek, a to v takové míře, aby nemohlo dojít k jeho rozvíření. Organizace určí lhůty smáčení uhelného prachu v jednotlivých důlních dílech. Při smáčení se musí dbát na to, aby nebyla smáčena elektrická zařízení. Vhodnými opatřeními musí být zajištěno, aby nedošlo k úrazu elektrickým proudem. Zneškodňování uhelného prachu chloridem vápenatým je dovoleno jen v suchých důlních dílech. Při posypávání musí být elektrická zařízení chráněna zakrytím. Jiné způsoby zneškodňování uhelného prachu povoluje Český báňský úřad. Provoz zařízení s nefunkčními postřiky, případně odlučovači prachu, je zakázán! Kontrola poprašování, zásoby a vlastností inertního prachu Aby mohlo být včas obnoveno poprašování, v důlních dílech musí být pravidelně odebírány vzorky prachové směsi a to nejméně: a) jednou měsíčně v dlouhém důlním díle v okolí porubu nebo dobývky na výdušné straně do 50 m a od 50 do 200 m jednou za dva měsíce, b) jednou měsíčně v místě s výraznějším prašným zdrojem (přesyp, zásobník apod.) v úseku do 50 m ve směru proudění větrů, c) jednou za 3 měsíce v ostatních důlních dílech každých 300 m, d) v místech uvedených v písmenech a) až c), pro které je vydán souhlas závodního dolu se zvýšením koncentrace metanu, jeden vzorek za 14 dní. Místa a lhůty pro odběr vzorků prachové směsi určí organizace podle intenzity usazování uhelného prachu. Odběry vzorků inertního prachu a směsi inertního a uhelného prachu a jejich rozbory se řídí vyhláškou ČBÚ č.5/1994 Sb. Zásoba inertního prachu určeného k poprašování a pro prachové protivýbuchové uzávěry musí odpovídat týdenní potřebě. Jako inertního prachu se mohou používat vápencové prachy schválené zkušebnou určenou ČBÚ. Může obsahovat maximálně 3% volného SiO 2 bez fibroplastických a toxických látek a musí i v dole zachovat rozvířitelnost. Jiné inertní prachy mohou být používány jen se souhlasem ČBÚ Opatření zdravotní Všichni pracovníci v prašném prostředí jsou povinni si chránit zdraví pomocí respirátorů případně protiprašných přileb. 115

116 Obr : Používané druhy respirátorů Kategorizace prací v závislosti na míře rizika prašnosti se provádí v souladu s Nařízením vlády č. 361/2007, vyhláškou MZd ČR č. 432/2003 Sb., a rozhodnutím KHS zn /245/05/Ur ze dne (dále rozhodnutí KHS). Rozhodnutí KHS ukládá dolům OKD vyhodnocovat rizika prašnosti pravidelným měřením prašnosti. Měření a zařazování pracovišť a prací mezi jednotlivá rizika prašnosti na důlních pracovištích provádí autorizované laboratoře prašnosti na jednotlivých dolech OKD, které mají příslušnou autorizaci. Za průběžné návrhy zařazování prací do rizika prašnosti odpovídá odborná komise, která řeší tyto úkoly: a) hodnotí rizika prašnosti b) potvrzuje návrh zařazení pracovišť, pohyblivých profesí a činností do jednotlivých tříd rizika prašnosti na základě výsledků měření autorizované laboratoře prašnosti c) zařazování zaměstnanců po dosažení 100% NPE na pracovištích v 1. a 2. třídě rizika prašnosti za podmínek stanovených ve výše uvedeném rozhodnutí KHS d) kontrola zařazování zaměstnanců se zdravotním omezením e) posouzení vhodnosti převedení zaměstnanců se zdravotním omezením podle lékařských zpráv f) schválení každé změny v kmenových údajích zaměstnanců provedené ručně (bez vazby na aktuální zpracování směnovnic) a mající za následek změnu NPE o více než 0,5 % g) kontrola podkladů a schválení dodatečného započtení jakékoliv úrovně % NPE zaměstnancům z předchozích pracovišť s výskytem fibrogenního prachu (vyjma nových nástupů) h) kontrola zdravotní dokumentace (karty ZZP) při každém převádění nebo vyřazování zaměstnanců z důvodu NPE. V rozhodnutí Krajského hygienika v Ostravě z roku 2005 se dále stanoví: Zařazovat měsíčně pracoviště a práce v závislosti na míře rizika prašnosti do kategorií dle níže uvedené tabulky tříd ve vztahu ke koncentraci respirabilní frakce fibrogenního prachu a jim odpovídající hodnoty nejvyšší přípustné expozice (NPE): 116

117 Tabulka č. 33: Kategorie prací v závislosti na míře rizika prašnosti Kategorie rizika prachu Koncentrace respirabilní frakce fibrogenního prachu Rubání, ostatní a ražení bez přibírky Ražení s přibírkou kamene NPE - fárané směny - počet směn na dosažení 100 % NPE Počet směn pro dosažení 1 % NPE * 1 0-0,6 0 0,3 ** - 2 0,61 2 0, a 2,1 3 1,01 1, b 3,1 4 1, c 4,1 5 2,01 2, d 5,1 6 2, a 6,1 7 3,01 3, b 7,1 8 3, c 8,1 9 4,01 4, d 9,1 10 4, e 10,1 11 5,01 5, f 11,1 12 5, g >12 >6 *** - Poznámka: * předpokládaný směnový výkon práce 7,5 hodiny ** není stanoveno, směny se nezapočítávají do NPE *** nepřípustná práce. Výpočet procenta čerpání NPE se provede podle vzorce:.. směny odpracované v příslušné třídě rizika.limity směn v příslušné třídě rizika (dle tabulky) Limitní expoziční doba je dosažena, jestliže NPE vypočtená podle uvedeného vzorce dosáhla 100 %. V této souvislosti je zaměstnavatel povinen: Měsíčně vést záznamy o prašné expozici pro všechny zaměstnance pracující na důlních pracovištích (v elektronické formě). U zaměstnanců, kteří dosáhnou 100% NPE, zajistit mimořádnou preventivní lékařskou prohlídku Zařazovat zaměstnance, kteří dosáhli 100% NPE, pouze na práce na důlních pracovištích zařazených do 1. a 2. třídy rizika prašnosti, avšak mimo produktivní konta (poruby, ražby). Měření a vyhodnocování celosměnné prašnosti důlního ovzduší v porubech, ražbách a u pohyblivých činností a profesí: Měření prašnosti se provádějí v 10 po sobě následujících provozních směnách. Při dodržení předepsaných protiprašných opatření a zachování geologických a technologických podmínek platí naměřené hodnoty na produktivních kontech (rubání a ražení) 1 rok, na neproduktivních kontech 2 roky. Pro pracoviště provozovaná do jednoho, respektive do dvou měsíců, se určí prašnost aritmetickým průměrem 4, respektive 6 měření celosměnné prašnosti. 117

118 Pracovní podmínky se hodnotí 1x měsíčně. Měření musí být započata po příchodu osádek na pracoviště a ukončena při jejich odchodu. V průběhu stacionárního měření musí měřič prachu zaznamenávat časový sled jednotlivých operací a přestávek. Odebraný vzorek prašnosti je platný jen tehdy, je-li splněno alespoň 75% pracovních operací, vyplývajících z pracovního postupu. Měření se na pracovištích provádí stacionárními prachoměry. Provádí je vyškolení měřiči prachu podle přesně stanovené metodiky. U pohyblivých profesí se využívají osobní prachoměry. Obr. 5-16: Měření stacionárním a osobním prachoměrem Za kontrolu správnosti odběru na pracovištích plně odpovídají směnoví THZ, předák směny a pověřený zaměstnanec určený příslušným protiprašným technikem. Kontrolu správnosti odběru pohyblivých činností a profesí budou provádět směnoví THZ a pověření zaměstnanci určení příslušným protiprašným technikem. Za správnost odběru zodpovídá zaměstnanec určený vedoucím úseku k měření Prach jako příčina výbuchu Příčinou výbuchu může být prach z různých materiálů. Známe řadu látek, které nejsou v obyčejném stavu hořlavé, které se však stávají velmi výbušnými, je-li jemný prach těchto látek ve vzduchu rozvířen a zapálen dostatečně horkým plamenem. K takovým látkám patří např. hliník, železo, zinek, bronz a kyzové rudy. Totéž platí o materiálech hořlavých, jako je mouka, škrob, cukr, kakao, korek, dřevo, uhlí a jiné látky. V hornictví má pro nebezpečí výbuchu hlavní význam prach uhelný. Pro účast na výbuších jsou nebezpečné prachové částice až do velikosti 1 mm, a to jak rozptýlené ve větrech, tak usazené v důlních prostorách. Stupeň výbušnosti uhelného prachu kolísá v širokých mezích a je podmíněn řadou činitelů. Meze výbušnosti se pohybují od 35 až 75 g/m 3 do 1500 až 2000 g/m 3. Teoreticky je uhelný prach nejvýbušnější při koncentraci 112 g/m 3, protože se spotřebuje veškerý kyslík. Výbuchová teplota může dosáhnout až 2500 ºC. Zápalná teplota černouhelného prachu je 700 až 800 ºC. Plamen potřebný k vyvolání výbuchu uhelného prachu může nejčastěji poskytnout místní výbuch třaskavých plynů nebo vyfouklá nálož při trhací práci, přičemž se zároveň nebezpečně rozvíří uhelný prach v okolí. Činitelů, majících vliv na výbušnost uhelného prachu, je velmi mnoho. K nejpodstatnějším patří přítomnost metanu, jemnost prachu, jeho složení (obsah hořlavých součástí, popela 118

119 a vlhkosti), množství prachu rozvířeného v důlních větrech a usazeného v důlních prostorách, druh a intenzita zápalného zdroje. Průběh výbuchu uhelného prachu si můžeme představit jako řadu nebo řetěz dílčích výbuchů postupujících v nekonečně malých časových intervalech za sebou. První výbuch vyvolává tlakovou vlnu, která rozviřuje usazený uhelný prach, takže jednou vzniklý výbuch se může šířit dále, má-li rozvířené mračno příhodnou koncentraci a je-li v důlních větrech dostatek kyslíku potřebného k výbuchu. Při výbuchu část prachu zkoksuje a vytvoří charakteristické koksové perličky, které se usazují na straně výztuže od výbuchu odvrácené, protože nárazem tlakové vlny je uhelný prach z přivrácené strany výztuže smeten. Podle koksových perliček můžeme usuzovat na směr výbuchu. Po výbuchu nastává ochlazení výbuchových zplodin. Přitom se srážejí vzniklé vodní páry a v místě výbuchu vzniká podtlak, který obdobně jako při výbuchu třaskavých větrů vyvolá zpětnou vlnu. Následky výbuchu uhelného prachu bývají katastrofální. Vznikají destruktivní účinky a tam, kde se mechanické účinky výbuchu neprojeví, ale kudy proudí záduchy, tj. zplodiny vzniklé po výbuchu, hynou lidé otravou kysličníkem uhelnatým nebo zadušením z nedostatku kyslíku Ochrana proti vzniku výbuchu uhelného prachu Vzniklý uhelný prach se zneškodňuje odstraňováním, skrápěním nebo poprašováním kamenným (inertním) práškem, jak bylo uvedeno v části Nejlepší ochranou proti výbuchu uhelného prachu je zamezit, aby k němu vůbec mohlo dojít. Jak už bylo řečeno: uhelný prach potřebuje k výbuchu iniciaci. Ta může nastat výbuchem třaskavé směsi metanu se vzduchem. Z toho hlediska jsou pracoviště vybavena kontinuálními analyzátory, které při určité koncentraci metanu vypnou elektrickou energii. Tím zabrání dalšímu rozpojování horniny, při kterém může dojít k zapálení metanovzdušné směsi. Na zapálení metanovzdušné směsi má velký vliv i stav nožů rozpojovacích orgánů a v neposlední řadě taky postřiků, které jsou neustále výkonnější a účinnější Prostředky k ochraně proti přenosu výbuchu uhelného prachu Hrázové objekty Hrázový objekt je výbuchuvzdorný důlní stavební objekt určený k izolaci a usměrňování větrních proudů v dole. Jsou to hrázové dveře, hrázové dveře s průchodem pro dopravník, hráze s průlezem, uzavírací a izolační dveře (část obrázky až 12-41). Vybavení hrázového objektu musí být dimenzováno na výbuchový tlak: 0,5 MPa pro hráz uvnitř větrní oblasti, 1 MPa pro hráz k izolaci jednotlivých větrních oblastí Protivýbuchové uzávěry Ochranou proti šíření výbuchů jsou protivýbuchové uzávěry. Ty se působením tlakové vlny roztříští a hasební látka z protivýbuchové uzávěry, což je voda nebo kamenný prášek, je rozmetána do profilu důlního díla, kde zchladí letící rozžhavenou masu uhelného prachu, nebo rozředí koncentraci rozvířeného uhelného prachu pod hranici výbušnosti. 119

120 Obr : Tlaková vlna rozmetávající protivýbuchovou uzávěru Prachové uzávěry Prachové uzávěry se staví jako uzávěry soustředěné. Konstrukce přehrad musí zajišťovat snadné převržení v případě výbuchu. Přehrada prachové uzávěry (obr. 5-18) se skládá z nosných podstavců, příčných nosníků a destiček pro navršení inertního prachu. Nosníky a destičky se v žádném místě nesmějí dotýkat výztuže a výstroje. Na 1 m 2 průměrného průřezu důlního díla musí připadat nejméně 400 kg inertního prachu. Celková délka uzávěry nesmí být kratší než 40 m, přičemž vzdálenost mezi přehradami musí být 1,5 až 2 m, výjimečně může být zkrácena až na 1 m. Přehrady prachové se umísťují v horní třetině světlého průřezu důlního díla. První a poslední dvě až tři přehrady zhotovujeme lehké (o šířce 35 cm; hmotnost volně navršeného inertního prachu na této přehradě činí 23 kg na 1 běžný m její délky), ostatní jsou těžké přehrady (o šířce 50 cm; hmotnost volně navršeného inertního prachu na této přehradě činí 45 kg na 1 běžný m její délky). Zvlhne-li inertní prach a přestane-li být rozvířitelný, musí se vyměnit. Uváděné parametry jsou pouze orientační, při stavbě protivýbuchových uzávěr v provozu je nutno řídit se platnou legislativou v daném čase!!! Obr : Prachová protivýbuchová uzávěra 120

121 Obr : Rozmístění stolů na prachové prtivýbuchové uzávěře Obr : Přehrada prachové uzávěry umístění v profilu Inertní prach na přehradách musí být volně navršen a nesmí být udusán. Usadí-li se na navršeném inertním prachu viditelná vrstva uhelného prachu, musí být odstraněna a inertní prach do stanovené hmotnosti doplněn. Má-li se prachová uzávěra přemístit, může se s rozebíráním staré uzávěry začít až po postavení nové prachové uzávěry Vodní uzávěry Obr : Vaková vodní uzávěra Obr : Korýtková vodní uzávěra 121

122 (1) Korýtka a vaky pro stavbu vodních uzávěr musí mít užitný objem alespoň 40 l, musí být vyrobeny z plastů, musí mít dostatečnou pevnost, nesmí podporovat šíření požáru ani být příčinou vzniku výbuchu od statické elektřiny; korýtka musí mít stabilní tvar. Tyto požadavky se považují za splněné, pokud korýtka a vaky vyhovují alespoň požadavkům určených norem upravujících hořlavost plastů, vyloučení nebezpečí od statické elektřiny a metody a požadavky na neelektrická zařízení pro prostředí s nebezpečím výbuchu. (2) Korýtka a vaky musí v případě výbuchu zajistit uvolnění vody způsobem a v čase, který vytvoří účinný hasicí efekt. Tato podmínka se považuje za splněnou, pokud korýtka vyhovují alespoň požadavkům určené normy upravující ochranné systémy a prevenci proti výbuchu v hlubinných dolech nebo pokud je zkouškou ověřeno, že korýtka a vaky zajistí definované rozprášení vody při stanoveném tlaku výbuchové vlny. (3) Na korýtku a vaku musí být výrobcem označen jeho užitný objem a výška hladiny odpovídající tomuto objemu. Korýtko i vak vodní uzávěry musí být naplněny takovým objemem vody, který odpovídá příslušnému znaku na korýtku nebo vaku. Pro omezení odpařování vody z korýtka musí být použit poklop. Výška hladiny v korýtku (obr ) a vaku (obr ) musí být kontrolovatelná, u korýtka bez odstranění poklopu korýtka. Obr : Vodní korýtko PVU Obr : Vodní vak PVU - kontrola naplnění (4) Vodní uzávěra může být postavena buď jen z korýtek, v tom případě se jedná o vodní uzávěru korýtkovou, nebo jen z vaků, v tom případě se jedná o vodní uzávěru vakovou; to neplatí pro korýtko nebo vak umísťované pod pásovým dopravníkem (obr ). (5) Vykrytí profilu důlního díla Korýtka a vaky vodní uzávěry se v průřezu důlního díla ukládají nebo zavěšují na přehradách tak, aby kryla alespoň 35 % největší šířky světlého průřezu důlního díla o ploše do 10 m 2, 50 % největší šířky světlého průřezu důlního díla o ploše od 10 m 2 do15 m 2 a alespoň 60 % největší šířky průřezu důlního díla většího než 15 m 2 ; vaky mohou být jen zavěšeny. Pokud výstroj důlního díla neumožňuje rozmístění korýtek v jedné rovině nebo brání účinnému rozptýlení vody do profilu důlního díla, mohou být korýtka rozmístěna ve více rovinách. Příklad rozmístění je uveden na obrázku

123 Obr : Vykrytí profilu důlního díla vodní uzávěrou (6) Korýtka nebo vaky vodní uzávěry se umísťují tak, aby se nedotýkaly výztuže, výstroje ani boku důlního díla, ani sebe navzájem. Obr : Protivýbuchová uzávěra s vaky Součet mezer mezi jednotlivými korýtky nebo vaky a korýtky nebo vaky a boky důlního díla nesmí být větší než 1,8 m, přičemž žádná mezera mezi korýtkem nebo vakem a bokem důlního díla nesmí být větší než 1,2 m a mezi dvěma korýtky nebo vaky nesmí být větší než 1,5 m. Mezery se měří mezi svislými rovinami rovnoběžnými s podélnou osou důlního díla proloženými vrchními okraji korýtek nebo vaků (obr ). (7) Dna korýtek umístěných na nosné konstrukci a spodní rohy zavěšeného vaku nesmí být nad počvou výše než 2,6 m (obr ). Korýtko ani vak nesmí žádnou částí zasahovat do průřezu pro chůzi a dopravu. V profilech, kde je nad korýtky nebo vaky volný prostor vyšší než 1,5 m, je umístěna další přehrada (obr ). (8) Pokud je vzdálenost mezi spodní větví důlního pásového dopravníku a počvou větší než 0,75 m, musí být v tomto prostoru v místě každé přehrady nejméně jedno korýtko nebo vak naplněné vodou o objemu alespoň 40 l. Toto korýtko nebo vak se nezapočítává do celkového objemu vody ve vodní uzávěře (obr ). 123

124 Obr : PVU s vaky pod pásovým dopravníkem (9) V jedné přehradě mohou být korýtka položena podélně i příčně. Podélně může být v přehradě položeno nejvíce 50 % korýtek; větší počet pouze tehdy, když je zkouškou podle určené normy upravující ochranné systémy a prevenci proti výbuchu v hlubinných dolech ověřen zhášecí účinek takového uspořádání. (10) Umístění vaků v přehradě Vaky v přehradě musí být zavěšeny na nosníky samosvorným závěsem, a to způsobem, který zachová přístupný napouštěcí otvor a nezpůsobí fyzické porušení vaku (obr ). Pokud je na jednom z nosníků více vaků, vaky zavěšujeme střídavě. Nosníky se kladou vodorovně, kolmo k podélné ose důlního díla. Obr : Zavěšení vaku na nosník Obr : Kotvení nosníku PVU (11) Vodní uzávěra soustředěná se skládá z potřebného počtu přehrad, ve kterých jsou umístěna korýtka nebo vaky naplněné vodou tak, aby na 1 m 2 světlého průřezu důlního díla obsahovala 200 litrů vody. Sousedící přehrady se umísťují tak, aby byla vzdálenost mezi korýtky a vaky na sousedních přehradách 1,2 m až 3 m. Celková délka vodní uzávěry soustředěné musí být nejméně 20 m. Celkový objem vody ve vodní uzávěře soustředěné musí být rovnoměrně rozdělen po délce této uzávěry tak, aby připadalo nejméně 5 l vody na každý m 3 objemu úseku důlního díla, v němž je táto uzávěra postavena. 124

125 Obr : Vzdálenosti mezi vaky u PVU (12) Vodní uzávěra dělená se skládá ze skupin přehrad s korýtky nebo vaky, které jsou rozmístěny v důlním díle průběžně podle obrázku č Vzdálenost mezi sousedními přehradami jedné skupiny musí být alespoň 1,2 m, avšak skupina přehrad smí být v důlním díle rozmístěna v délce nejvíce 4 m. Vzdálenost mezi skupinami přehrad může být nejvíce 30 m, při profilu důlního díla do 10 m 2 nejvíce 50 m. Obr : Vodní uzávěra dělená (13) Objem vody ve skupině přehrad Ve skupině přehrad musí být alespoň takový objem vody v litrech, kolik činí objem důlního díla v m 3 k sousední skupině přehrad. Výpočet se provede pro úseky v obou směrech od skupiny přehrad a podle vyšší hodnoty se určí objem vody ve skupině přehrad. Za vodní uzávěru dělenou se považuje teprve taková uzávěra, ve které je ve skupinách přehrad tvořící dělenou uzávěru objem vody nejméně 200 l na každý m 2 průměrného světlého průřezu důlního díla, v němž je dělená uzávěra postavena. Průměrný průřez se vypočítá jako aritmetický průměr ze světlého průřezu měřeného uprostřed a na koncích dělené uzávěry. (14) Přechod vodní uzávěry dělené na soustředěnou a naopak musí být proveden tak, aby vzdálenost mezi nimi nebyla větší než 30 m. 125

126 (15) Rozmístění protivýbuchových uzávěr Protivýbuchové uzávěry musí být stavěny pro ochranu: a) hlavních vtažných a výdušných důlních děl ústících na povrch, šibíků a zásobníků uhlí a jejich příslušenství (ochozy, náraží, čerpací stanice apod.) proti ostatním důlním dílům, pokud nejsou chráněny hrázovými dveřmi. Uzávěry se staví 50 až 200 m od objektu, který chrání. b) samostatného větrního oddělení na vtažné a výdušné straně. Uzávěry se staví uvnitř SVO tak, aby nebyly vzdáleny více než 50 m od jeho začátku i jeho konce. Pokud uzávěry nelze umístit uvnitř SVO, musí být do uvedené vzdálenosti umístěny na všech přístupech k SVO. c) spojů mezi samostatnými větrními odděleními, pokud tyto spoje nejsou vybaveny hrázovými dveřmi, d) raženého otvírkového, přípravného nebo prostorového důlního díla. Další uzávěry musí být zřizovány i v raženém separátně větraném důlním díle. Protivýbuchové uzávěry musí být stavěny ve všech důlních dílech, kde se dopravuje uhlí, a to i v těch případech, kdy jsou v důlním díle postaveny hrázové dveře. Dále se protivýbuchové uzávěry staví uvnitř SVO po celé délce důlních děl, kterými jsou vedeny vtažné a výdušné větry a ve kterých je v provozu porub nebo ražené důlní dílo. V případě, že uzávěry musí být zřizovány po celé délce důlního díla, nesmí být vzdálenost mezi okraji protivýbuchových uzávěr soustředěných větší než 200 m. Poslední přehrada soustředěné uzávěry musí být umístěna ve vzdálenosti 50 až 200 m od čelby raženého důlního díla nebo ústí porubu. Poslední skupina korýtek nebo vaků uzávěry dělené musí být od čelby raženého díla vzdálena nejvíce 100 m a od ústí porubu 50 m. Pokud je vzdálenost mezi dvěma pracovišti při ražení a dobývání na společné chodbě větší než 50 m, umísťuje se mezi nimi skupina vodních korýtek nebo vaků s objemem min. 320 litrů. Při vzdálenosti větší než 150 m pak musí být zřízena protivýbuchová uzávěra. Protivýbuchové uzávěry se se zřizují na vodorovných a úklonných důlních dílech, a to soustředěné v jejich přímých úsecích stejného průřezu. Pokud se důlní dílo rozšiřuje, nesmí být uzávěra blíže než 20 m od míst rozšíření. Je-li mezi protivýbuchovou uzávěrou a izolovaným objektem kříž, odbočka, vidlice nebo zatáčka, na které se mění směr o víc než 90 stupňů, musí být vzdálenost uzávěry od nich co nejmenší, nejvíce však 50 m. Pokud taková situace nastane při uzávěrách dělených, může být vzdálenost mezi skupinami větší než 30 m, mezi skupinami korýtek nebo vaků však musí být dodržena podmínka 1 litr na 1 m 3 objemu důlního díla. (16) Evidence, kontrola a údržba protivýbuchových uzávěr Protivýbuchové uzávěry musí být označeny čísly, vyznačeny v mapě větrání a musí být vedena jejich evidence. Protivýbuchová uzávěra soustředěná musí být označena tabulkou (obr ) na okraji uzávěry s těmito údaji: Číslo uzávěry Průřez důlního díla v m 2 Celkové množství inertního prachu nebo vody Počet přehrad, korýtek nebo vaků Datum poslední pravidelné kontroly Podpis kontrolujícího. 126

127 Obr : Tabulka s údaji o soustředěné PVU Protivýbuchová uzávěra dělená na tabulce musí mít tyto údaje: Číslo uzávěry Průřez díla v m 2 Počet korýtek nebo vaků, případně množství vody v jedné skupině korýtek nebo vaků Datum poslední pravidelné kontroly Podpis kontrolujícího. Tabulky u dělené uzávěry se umísťují na obou koncích uzávěry. V případě, že dělená uzávěra přechází do jiného důlního díla, musí být označena novými tabulkami. Totéž platí i při změně průřezu důlního díla, podle kterého se mění množství vody ve skupině korýtek nebo vaků. Výše uvedené údaje musí být evidovány souhlasně s tabulkami v povrchové dokumentaci (knize protivýbuchových uzávěr). Organizace musí určit osoby odpovědné za pravidelnou kontrolu uzávěr a lhůty kontrol, které však nesmí být delší než měsíc. Dozorčí orgány a ostatní technici jsou povinni kontrolovat stav protivýbuchových uzávěr. Výsledek kontroly musí být zaznamenáván včetně určených opatření. Protivýbuchové uzávěry musí být udržovány v řádném stavu. U vodních uzávěr musí být umožněno jejich doplňování z důlního požárního vodovodu. 127

128 128

129 16. Důlní zápary, ohně a požáry Důlní požár je nežádoucí a nekontrolovatelné hoření. Za důlní požár se považuje i proces samovznícení, a to od takového stadia, kdy jsou jeho zplodiny schopny ohrozit zdraví nebo životy lidí, nebo kdy by teplota hořlavé hmoty mohla být příčinou výbuchu. Po zjištění důlního požáru musí být pracovníci z důlních děl ohrožených požárem nebo jeho zplodinami odvoláni. Musí být přitom přihlédnuto k možnosti zvratu větrů a nebezpečí výbuchu Postup při zdolávání požárů Začínající otevřený oheň v dole je možno uhasit poměrně snadno a je ho povinen hasit každý, kdo oheň zpozoroval. Postačí k tomu základní znalosti, vhodné dostupné prostředky, dávka odvahy a osobní zodpovědnosti. Pokud se z jakýchkoliv příčin rychlý zásah jednoduchými hasicími prostředky zpozdí, přeroste zpravidla hoření v těžko zvládnutelný požár. Obecně platí, že všechny způsoby hašení požárů mají za cíl zabránit přístupu kyslíku k hořící hmotě, nebo jej alespoň omezit a vyvolat ochlazení této hmoty na teplotu nižší, než je teplota potřebná k udržení hoření. Požáry můžeme likvidovat: - přímým zásahem kdy hasíme přímo ohnisko požáru, - nepřímým zásahem bráníme přístupu vzduchu (kyslíku) do požářiště, - nebo kombinací obou Postup při přímém zásahu a) Hašení kamenným práškem Obr. 16-1: Hašení kamenným práškem 129 Práškem pokryjeme hořící místo a tím omezujeme přístup kyslíku k ohnisku požáru. Při pokrytí hořícího nebo žhnoucího ohniska práškem však dochází jen k minimálnímu odvodu tepla, proto pod vrstvou prášku zůstává dlouhou dobu žhavé ohnisko. Následně je nejlépe hořící materiál naložit do důlního vozíku a odvést na povrch k likvidaci. Hořící uhelnou drť a prach nehasíme pokud možno proudem vody. Hořící uhlí na vodě plave a vodní tok ho může odplavit a zapálit další místa. V místech, kde je nahromaděn uhelný prach, musíme prášek sypat opatrně, abychom uhelný prach nerozvířili a nevytvořili tak výbušnou směs. b) Hašení hasicími přístroji Při hašení hasicími přístroji je třeba postupovat podle druhu hasicího přístroje (část ). Pěnovým přístrojem postupujeme při hašení zásadně od okrajů směrem ke středu ohniska požáru. Pokud začneme hasit od středu ohniska, hořícímu materiálu dodáme další kyslík a tím podpoříme hoření (obr. 16-2). V centru ohniska může být dostatečná teplota na rozložení vody na kyslík a vodík, což může být příčinou následné exploze. c) Hašení proudem vody Jeden litr vody odebere při odpaření prostředí kj energie. Při dosažení teploty 800 ºC dochází k rozkladu vody na vodík a kyslík. 2 H 2 O + teplo 2 H 2 + O 2

130 Pokud k hašení používáme proud vody, ochlazujeme nejprve okolí místa hoření, až poté hasíme od okrajů směrem k ohnisku. Musíme se vyvarovat přímého stříkání do žhavého ohniska. Z 1 litru vody vznikne litrů páry, která vytlačuje z prostředí kyslík. Obr. 16-2: Nebezpečný zásah hasicím přístrojem do centra ohniska Obr. 16-3: Hašení proudem vody Hašení nepřímým zásahem Důlní požáry a zápary, které nelze uhasit přímým zásahem nebo které jsou pro tento zásah nepřístupné, musí být co nejrychleji hašeny nepřímo, a to uzavíráním výbuchovzdornými hrázemi. Uzavření požářiště hrázemi má za cíl zamezit přístupu kyslíku do požářiště a tím dosáhnout jeho postupného uhašení (odstavce 16.8 a 16.9) Místa se zvýšeným požárním nebezpečím Každé hoření je chemický pochod. Aby mohlo dojít k hoření a následně ke vzniku požáru, musí být splněny tři základní podmínky: - musí být přítomna hořlavá látka což je v dole především uhlí, dřevo, oleje, maziva a PVC materiály,, - musí být dosaženo zápalné teploty, - a v okolním ovzduší musí být přítomen kyslík o dostatečné koncentraci. Místa se zvýšeným požárním nebezpečím jsou všechna místa v podzemí a dále: budovy jam, štol a úpadnic (úpadní jámy) degazační stanice 130

131 budovy hlavních ventilátorů a těžní věže prostory do 20 m od difuzoru hlavního ventilátoru prostory do 20 m od zaústění hlavního důlního díla na povrch. V místech se zvýšeným požárním nebezpečím je zakázáno kouřit, nosit do nich kuřácké potřeby a jiné předměty, které mohou způsobit požár. U povrchových objektů uvedených výše musí být tento zákaz vyznačen tabulkami. Z míst se zvýšeným požárním nebezpečím musí být pravidelně odstraňovány nepotřebné hořlavé látky Prostředky požární ochrany V dole mohou být rozmísťována jen hasicí zařízení a hasicí přístroje, které neohrožují zdraví a bezpečnost pracovníků. Věcné prostředky požární ochrany, tedy požární signalizace, hasicí zařízení, hasicí přístroje a podobně musí být stále v pohotovosti a musí být nejméně jednou za půl roku kontrolovány. Důlní požární vodovod může být používán i pro přívod technologické vody a pro účely ochrany dolu proti výbuchu uhelného prachu. V provozovnách nebo před vstupy do nich, u každého stacionárního strojního zařízení, kromě zařízení se vzduchovým pohonem, a v jiných místech s nebezpečím vzniku požáru musí být umístěny vhodné hasicí prostředky. V místech větraných průchodním větrním proudem musí být hasicí prostředky umístěny na vtažné straně Kamenný prach Obr. 16-5: Kamenný prach u dopravníků V důlních dílech s pásovými dopravníky musí být hasicí prostředky rozmístěny každých 50 metrů. Pokud je použit písek nebo kamenný prach, musí být umístěn v přenosných obalech v množství nejméně 30 kilogramů na jednom stanovišti. Kamenný prach umísťujeme i v blízkosti ostatních stacionárních strojů, jako jsou například vrátky Hasicí přístroje Na jednom stanovišti může být uložen pouze jeden druh hasicích přístrojů. Pokud se má použít více druhů hasicích přístrojů, musí být uloženy odděleně, ve vzdálenosti nejméně 5 metrů od sebe. Hasicí přístroj musí být zaplombován a musí mít typové označení s návodem na použití a záznam o kontrole (obr 16-4). Obr. 16-4: Kontrolní štítek hasicího přístroje Obr. 16-5: Umístění hasicích přístrojů 131

132 Typy hasicích přístrojů Hasicí přístroje dělíme podle typu náplně: pěnové vodní práškové sněhové halotronové Správná volba hasicího přístroje je podmíněna druhem hořlavé látky ty se dělí do tzv. tříd požárů: třída A B C D druh hořlavé látky hoření pevných látek hořících plamenem nebo žhnutím hoření kapalných látek a látek, které do kapalného skupenství přecházejí hoření plynných látek hořících plamenem hoření lehkých alkalických kovů Jakým hasicí přístrojem co hasit Pěnový HP vhodný nevhodný nesmí se použít Pevné hořlavé látky Benzín, nafta, minerální oleje a tuky Hořlavé kapaliny mísící se s vodou Hořlavé plyny Elektrická zařízení pod proudem Lehké a hořlavé alkalické kovy Vodní HP vhodný nevhodný nesmí se použít Papír, dřevo a další pevné hořlavé látky Benzín, nafta, líh, ředidlo Elektrická zařízení pod proudem Alkoholy Hořlavé plyny Lehké a hořlavé alkalické kovy Cenné materiály (archivy) Látky prudce reagující s vodou (např. kyseliny) Rostlinné a živočišné tuky a oleje Práškový HP vhodný nevhodný nesmí se použít Elektrická zařízení pod proudem do 1 kv Hořlavé plyny Benzín, nafta, oleje Pevné materiály Počítače, televizory a další elektronika Dřevo, uhlí, textil Počítače, televizory, a další elektronika Lehké a hořlavé alkalické kovy Hořlavý prach Sypké látky 132

133 Sněhový HP (CO 2 ) vhodný nevhodný nesmí se použít Elektrická zařízení pod proudem Pevné hořlavé látky typu dřeva, textilu, uhlí Lehké a hořlavé alkalické kovy Hořlavé plyny Hořlavý prach Hořlavé kapaliny Sypké látky Jemná mechanika a elektronické zařízení POZOR! Při potřísnění pokožky CO 2 hrozí nebezpečí vzniku omrzlin! Halotronový HP Dá se použít pro hašení všech materiálů s výjimkou pevných žhnoucích látek. Je vhodný k hašení: automobilů jemné mechaniky a elektroniky, počítačů elektrických zařízení pod proudem archivů a cenných materiálů. POZOR! Nepoužívejte v uzavřených prostorech bez větrání - hrozí poškození Vašeho zdraví! Obr. 16-6: HP práškový Obr. 16-7: HP sněhový (CO 2 ) Obr. 16-8: Manometr HP Hasicí přístroje vodní, pěnové a práškové jsou provozované pod stálým tlakem a na manometru přístroje lze zkontrolovat funkčnost přístroje. Jak již bylo uvedeno, HP je nutno v dole kontrolovat min. co půl roku. Jejich životnost je až 40 let. 133

134 Obr. 16-9: Vodní hasicí přístroj Při použití hasicího přístroje postupujeme podle návodu uvedeného na přístroji. Na obrázku 16-9 vidíme v návodu na použití, že i vodní hasicí přístroj můžeme použít k hašení zařízení pod napětím, ale jen do uvedeného napětí a za přesně stanovených podmínek Důlní požární vodovod V uhelném dole musí být podle zvláštního předpisu zřízen důlní požární vodovod. Ten musí být rozveden ve všech používaných důlních dílech s výjimkou jam a komínů bez lezního oddělení, vrtů, porubů a dobývek. Důlní požární vodovod musí být dimenzován tak, aby umožnil dodávku požární vody v množství nejméně 400 litrů za minutu při hydraulickém přetlaku za průtoku 0,25 MPa, přičemž hydraulický přetlak na konci potrubí nesmí být nižší než 0,4 MPa. Dále musí existovat možnost v případě požáru přivést k požářišti nejméně 900 litrů vody za minutu, a to způsobem uvedeným v havarijním plánu. Důlní požární vodovod musí být (kromě oprav) trvale pod potřebným tlakem vody a musí být propojitelný s výtlačným potrubím hlavní čerpací stanice. Kontroly důlního požárního vodovodu se provádí: v každé směně zda je pod tlakem jedenkrát měsíčně stav potrubí, hydrantů a armatur jedenkrát za půlroku objemový průtok a hydraulický přetlak. Obr : Důlní požární vodovod s ˮCˮ odbočkou Při opravě důlního požárního vodovodu je opravu provádějící pracovník povinen ohlásit začátek, dobu trvání a konec práce dispečinku nebo na jiné určené místo. 134

135 Důlní požární vodovod musí být napojen na požární nádrž (obr ) se stálou zásobou vody, která musí být taková, aby byl odběr vody, při vydatnosti uvažované havarijním plánem, možný nejméně po dobu 8 hodin. Odběr musí být možný i při zamrzlé hladině vody. Obr : Požární nádrž 16.4 Požární výzbroj Hadicové skříně Místa s vysokým nebezpečím požáru jsou zapsána v havarijním plánu. Na těchto místech musí být také zajištěna možnost odběru požární vody a a musí zde být rozmístěny hadicové skříně. Hadicová přenosná skříň musí být zhotovena z nehořlavého materiálu a musí obsahovat alespoň toto vybavení (obr ): - 3 požární hadice (1) s navázanými půlspojkami 52x20, - hákový klíč (2) na spojky a šroubení, - 5 objímek na hadice (3), - proudnice (4). Hadicová skříň umístěná na začátku a konci SVO musí obsahovat také redukční polospojku (5) pro přechod ze šroubení C52 na B75. Obr : Hadicová skříň Obr : Obsah hadicové skříně 135

136 Obr : Plnoproudá proudnice C52 Obr : Mlhová proudnice Obr : Sprchová proudnice Obr : Clonová proudnice Požární sklady Na povrchu dolu musí být vybudován povrchový požární sklad, ve kterém jsou uskladněny potřebné zásoby hasicích prostředků a požární výzbroje potřebné jako zásoba pro použití v podzemí. Rovněž v samotném dole musí být vybudovány podzemní požární sklady. Slouží pro úschovu potřebné zásoby hasicích prostředků a požární výzbroje. Jejich umístění, vybavení a způsob skladování určí závodní dolu. Na ohlubni jámy je připraven požární vůz k okamžitému popuštění do dolu (obr ). Obr : Požární vůz na ohlubni jámy Obr : Obsah požárního vozu 16.5 Nehořlavá výztuž Pokud je bezpečnostním předpisem stanoveno použití nehořlavé výztuže, musí splňovat následující požadavky: všechny její prvky musí být z nehořlavého materiálu (kromě rozpěr a vložek poddajné tvárnicové výztuže), volné prostory za výztuží musí být vyplňovány nehořlavým materiálem (nebo uhlím, které není náchylné k samovznícení, nebo uhlím v obalech zamezujících přístup vzduchu, uhlím však nelze vyplňovat prostory za výztuží úvodních důlních děl), 136

137 dřevěné vložky poddajné tvárnicové výztuže musí být napuštěny tak, aby nebyly snadno vznětlivé, a nesmějí v budované výztuži tvořit souvislé pásy (mezera mezi sousedními vložkami nejméně 0,3 m). Místa s nehořlavou výztuží: výztuž a výstroj jam, štol a úpadnic ústících na povrch (kromě průvodnic), totéž se týká vrtů a komínů, pokud jsou úvodními důlními díly, a šibíků a slepých jam, výztuž a výstroj nárazišť a vyústění ostatních důlních děl do úvodních důlních děl do vzdálenosti nejméně 10 m od místa průniku musí být nehořlavá, úseky, jimiž jsou vedeny úpadně vtažné větry, úseky, jimiž jsou vedeny úpadně výdušné větry současně s pásovou dopravou uhlí, úseky 50 m dlouhé od míst, kde se větrní proud spojuje nebo rozděluje do dvou nebo více samostatných větrních oddělení, úseky 10 m od přípravných protipožárních hrází na obě strany, úseky 5 m od okrajů pohonů, případně vratného válce pásových nebo hřeblových dopravníků, které se nepřekládají déle než za dva měsíce, podzemní provozovny a podzemní sklady hořlavých kapalin a tuhých maziv, včetně pohotovostních skladů hořlavých kapalin a tuhých maziv a všechny přístupy k nim do vzdálenosti 10 m. Důlní díla s dopravou pásovými dopravníky (mimo již uvedenou dopravou na dílech s úpadně vedenými výdušnými větry) musí mít: nehořlavou výztuž nebo, požárně bezpečné zóny z nehořlavé výztuže, dlouhé 75 m a vzdálené od sebe nejvíce 200 m (první musí být na začátku díla), nebo závodním dolu určená taková opatření, která zamezí šíření požáru hořením výztuže v těchto důlních dílech. Bezpečnostní předpisy dále určují, jakým způsobem má být provedeno požární zajištění příslušných důlních děl, jakým způsobem je možno dopravovat a skladovat hořlavé látky a jak s nimi manipulovat Protipožární prevence u pásových dopravníků Jednou z nejčastějších příčin vzniku požárů v dolech je souvislost s provozem pásových dopravníků. Jejich kladení a provozování se proto musí držet těchto pravidel: - Dopravníky musí být kladeny a provozovány tak, aby nebyly příčinou vzniku požáru třením. - Podkladní konstrukce pásového dopravníku musí být z nehořlavého materiálu. - Přesypy pásových dopravníků musí být zhotoveny z nehořlavého materiálu. - Přechody přes pásové dopravníky musí být zhotoveny tak, aby nebyly příčinou vzniku požáru třením. K zajištění požární bezpečnosti při provozu pásových dopravníků v podzemí v každé směně s provozem dopravníků, a to i dopravníků, u kterých je stálá obsluha, musí být ustanoveni požární hlídači pásových dopravníků. Kvalifikační podmínky pro funkci požárních hlídačů, jejich povinnosti a práva určuje závodní dolu. Požární hlídači pásových dopravníků musí být prokazatelně proškoleni a poučeni o svých právech, povinnostech a odpovědnosti. O provozu pásových dopravníků a činnosti požárních hlídačů pásových dopravníků musí být vedena provozní dokumentace stanovená závodním dolu nebo jím pověřeným pracovníkem. Požární hlídači musí být v každé směně určeni tak, aby mohli přidělený úsek dopravníků řádně prohlédnout během dvou hodin. Požární hlídač nesmí být pověřován jinými pracemi, které by bránily řádnému výkonu jeho funkce. Hlavním úkolem požární hlídky pásových dopravníků je zajištění prevence vzniku požáru na pásové lince, případně včasné zjištění a likvidace požáru. 137

138 K příčinám vzniku požáru na pásovém dopravníku patří: - tření pásu o dřevěné prvky výztuže, - tření pásu o netočící se válečky - válečky se třením rozžhaví a zapálí uhelný prach nebo uhlí nacházející se v okolí - tření pásu o napadané uhlí pod pásem nebo vedle něho, - zadření ložisek točících se částí strojů. To vše musí člen požární hlídky pásových dopravníků pečlivě kontrolovat, zjištěné závady okamžitě odstraňovat, a pokud to není v jeho silách, dopravník zastavit a neprodleně informovat dozorčí orgán nebo inspekční službu. Obr : Čidlo teploty dopravníku Zvýšenou teplotu na hnacích válcích, výsypném a vratném válci sledují prvky automatiky, které při překročení nastavených parametrů dopravník zastaví. Pomocí prvků automatiky lze sledovat i vybočení potahu pásového dopravníku Použití otevřeného ohně v místech se zvýšeným požárním nebezpečím Otevřený oheň je záměrné a kontrolované hoření. Za otevřený oheň se považuje i takový vývin tepelné energie nebo jiskření, který je důsledkem záměrně vyvolaných fyzikálních nebo chemických procesů a pochodů a mohl by být příčinou vzniku požáru nebo výbuchu. Použití otevřeného ohně v místech se zvýšeným požárním nebezpečím je dovoleno jen v nezbytně nutných případech a pouze tam, kde nebezpečí požáru nebo výbuchu nehrozí, a to na písemný příkaz organizace. V písemném příkazu musí být určeno pracoviště, místo, druh a rozsah prací, přístroje a zařízení, s nimiž se bude pracovat, vč. doby jejich použití a bezpečnostní opatření, zejména odstranění hořlavých látek nebo jejich ochrana před vznícením, kontrola složení ovzduší, pohotovost hasicích prostředků a provádění kontrol na ohrožených místech při práci i po jejím skončení. V příkazu musí být rovněž jmenovitě určen pracovník vykonávající stálý dozor, pracovník obsluhující určené zařízení a pracovník dozírající na pracoviště a jeho okolí v pracovních přestávkách a po skončení prací s otevřeným ohněm. Vydané příkazy musí být evidovány. Před zahájením prací s otevřeným ohněm je pracovník určený k vykonávání stálého dozoru povinen zkontrolovat splnění bezpečnostních opatření určených v písemném příkazu pro použití otevřeného ohně. Pro svařování plamenem a řezání kyslíkem lze v dole použít pouze soupravu vybavenou hadicovou pojistkou, která je umístěna nejdále 1 metr od rukojeti hořáku, pokud není obdobným pojistným zařízením vybavena přímo rukojeť hořáku. V pracovních přestávkách je povinen na pracoviště a jeho okolí dohlížet nejméně jeden určený a poučený pracovník. Po skončení práce je tento pracovník povinen přesvědčit se prohlídkou pracoviště a jeho okolí o tom, že nikde nehrozí nebezpečí vzniku požáru. Po skončení práce s otevřeným ohněm je určený pracovník povinen provádět prohlídky pracoviště a jeho okolí po dobu nejméně 8 hodin, a to nepřetržitě, nebo v intervalech ne delších než 1 hodina. Způsob, případně i intervaly prohlídek, určí podle míry nebezpečí závodní dolu, nebo jím pověřený pracovník. Do poslední opakované prohlídky musí na místě 138

139 použití otevřeného ohně zůstat určené hasicí prostředky. Výsledky prohlídky musí být zaznamenány do písemného příkazu, nebo hlášeny dispečinku, nebo na jiné určené místo. Použití otevřeného ohně může být dovoleno jen v místech, kde za obvyklých podmínek při větrání nepřekročí koncentrace metanu 0,5 %. Pro podzemní provozovny, které byly speciálně vybudované pro používání otevřeného ohně, může organizace vydat trvalý příkaz k používání otevřeného ohně. Takovéto provozovny musí být vybaveny podle zvláštních předpisů. Vždy však musí být použita nehořlavá výztuž a rovněž musí být prováděna kontinuální kontrola koncentrace oxidu uhelnatého ve výdušném větrním proudu z provozovny a kontrola koncentrace metanu ve vtažných větrech přiváděných do provozovny. Výdušný větrní proud z této provozovny nesmí být použit k odvětrávání porubu, dobývání, ani raženého důlního díla Samovznícení Všechny sloje v OKR v členění jednotlivých porubních bloků musí být zařazeny do jedné z následujících kategorií náchylnosti uhelné hmoty k samovznícení (reaktivita s kyslíkem): vysoce reaktivní uhlí reaktivní uhlí nereaktivní uhlí Povinnosti při vedení důlních děl ve slojích náchylných k samovznícení: musí být zabráněno průtahům přes stařiny a rozrušené pilíře utěsňováním závalu, zejména v místě výchozí prorážky a na porubních chodbách s přihlédnutím k postupu porubu. Totéž musí být zohledněno ve fázi ukončení porubu s přihlédnutím k časoprostorovému vedení díla, vydobyté prostory a díla do nich ústící musí být neprodleně uzavírány, musí být stanovena a realizována opatření ke snížení depresního namáhání příslušné oblasti, musí být stanoven minimální postup porubu v závislosti na inkubační době a stanovena opatření pro případ zpomalení postupu či dlouhodobějšího zastavení porubu, musí být vytvářeny podmínky pro omezení akumulace tepla, musí být neprodleně vyplňovány volné prostory za výztuží, technologický postup musí stanovit hodnotu vývinu CO v l/min., do které je možno pracoviště provozovat v běžném režimu, jakož i opatření závodního dolu k předcházení samovznícení, musí být vytvářeny podmínky pro využití inertizace při zdolávání důlního požáru, musí být prováděno vyhodnocování vývinu CO pro včasné zjištění vznikajícího samovznícení, musí být volena taková metoda dobývání a při stěnování taková výztuž, aby bylo množství ponechávaného uhlí v závalu minimální. Dobývání do pole je možno jen na plnou zakládku, a pokud není v nadloží do vzdálenosti pětinásobku mocnosti sloje (měřeno kolmo na vrstvy) nečistě vyrubaná nebo nevyrubaná sloj. Dále se vyžaduje zřizování zakládkových pásů (žeber) na styku porubu s vtažnými i výdušnými díly pro zabránění průtahů větrů. Další podmínky stanoví Rozhodnutí OBÚ v Ostravě S0300/2008. Utěsňováním závalu je myšleno vyhotovování těsné větrní plenty na styku porub chodba a včasné a úplné vyplenění chodeb za postupujícím porubem, pokud to technologický postup vyžaduje. 139

140 Snížení depresního namáhání lze dosáhnout vhodnou volbou mechanizované výztuže, která klade nejmenší odpor procházejícímu větrnímu proudu. Minimální postup porubu musí být takový, aby uhlí rozvolněné a náchylné k zapaření, které se dostane do závalového prostoru, nemělo čas se zapařit. Z tohoto důvodu musí být často poruby provozovány v nepřetržitém režimu. Při dobývání slojí náchylných k samovznícení je vhodné dobývání orientovat dovrchním směrem, aby šlo případný vznikající zápar v závalovém prostoru řešit jeho zatopením vodou Řešení samovznícení v závalovém prostoru O průběhu samovznícení nás informuje vývin vodíku, oxidu uhlíků a uhlovodanů, které se objeví ve výdušném proudu za ohniskem samovznícení (obr a 16-22). Pokud centrum záparu dosáhne teploty přes 100 ºC, objeví se vodík. Kritická situace nastane, když se ve vzorcích objeví acetylen, který se vyvíjí při teplotách blížících se otevřenému ohni. Obr :Teplota ohniska podle součtu hodnot objemového vývinu indikačních plynů Pro chromatografické stanovení mikrokoncentrací uhlovodíků musí být vzorek důlního ovzduší odebrán výlučně suchým odběrem. 140

141 Obr : Teplota ohniska samovznícení podle průměrných binárních ukazatelů CO/CO 2 tepelné oxidace uhlí Sledováním poměru ve výskytu mezi CO a CO 2 můžeme získat představu o teplotě ohniska samovznícení (obr ). Podle průběžných výsledků odběru vzorků jsme schopni určit, zda teplota v ohnisku samovznícení narůstá, nebo se samovznícení daří tlumit, případně lze z odebraných vzorků určit, kdy dojde k otevřenému ohni a případnému zapálení metanu v závalovém prostoru. Obr : Průběh samovznícení černého uhlí Průběh samovznícení černého uhlí je na diagramu (obr ) zobrazen jako závislost teploty v ohnisku na čase. Inkubace je závislá na teplotě okolních hornin, která s narůstající hloubkou narůstá. Kritickým bodem je teplota 60 ºC, kdy dochází k zapařování uhlí. Pokud nepřijmeme účinná opatření, tak během dvanácti dnů může dojít k vznětu a hoření. Pokud již došlo k samovznícení uhelné hmoty v závalovém prostoru a těžíme vzestupně, nejúčinnější způsob jeho zatlumení je zatopit závalový prostor vodou. Samovznícení uhlí v závalovém prostoru se bráníme utěsňováním úvratí porubu a to nejen těsnou plentou ale i její dotěsnění izopěnou. 141

142 Nejčastěji používaným způsobem zvládání samovznícení v porubech je zvýšený a nepřetržitý postup porubní fronty. Postup porubu musí být tak velký, aby se uhlí v počátečním stádiu samovznícení dostalo do závalového prostoru do takové vzdálenosti, kde je již vyvinutým závalem velmi omezen přístup kyslíku a samovznícení uhlí je zatlumeno. Přísun kyslíku do závalového prostoru omezujeme rovněž jeho vytlačováním pomocí dusíku. Dusík přepravovaný z povrchu potrubím na vtažnou stranu závalového prostoru porubu inertizuje závalový prostor a odvádí tepelnou energii a tím ochlazuje ohnisko samovznícení. Mezní koncentrace kyslíku samovznícení uhlí byla v podmínkách OKR stanovena již v letech Výsledkem výzkumu, zahrnujícího také alterované uhlí z blízkosti pestrých vrstev OKR, byla hodnota mezní koncentrace kyslíku samovznícení uhlí 7 %. Pozdější výzkum prokázal, že uhelné vzorky odebrané mimo pestré vrstvy OKR potvrdily v laboratorních podmínkách adiabatické oxidace nulovou dynamiku oxidace při koncentraci kyslíku 10 %. Z tohoto důvodu lze za bezpečnou mezní koncentraci kyslíku samovznícení uhlí v současných podmínkách dobývání OKR považovat koncentraci 10 %. Tato mezní koncentrace kyslíku však platí pro preventivní inertizaci, tedy pro případy, kdy je teplota uhlí v závalovém prostoru blízká teplotě okolní horniny. V případech inertizace k potlačení samovznícení a v případech represivní inertizace je nutno zával inertizovat s cílem dosažení nižší koncentrace kyslíku než 10 %. Orientace a hloubka injektáže plynného dusíku v závalovém prostoru by pak měla odpovídat konkrétním podmínkám dobývání a režimu inertizace. Při úpadním vedení porubu často postačí k vytěsňování kyslíku ze závalového prostoru samotný metan Řešení samovznícení u dlouhých důlních děl K samovznícení uhlí nedochází pouze v závalových prostorech porubů, dochází k nim i v dlouhých důlních dílech. Ohnisko samovznícení je zpravidla situováno v místech ponechávání uhlí ve stropě dlouhého důlního díla při vyřizování tektonických poruch tímto dílem nebo na slojových kontaktech překopních částí ražeb (obr ). Oxireaktivita uhelné hmoty je v těchto místech obvykle významně alterována (oproti ostatní uhelné hmotě dané sloje) a dosahuje vysokých hodnot oxidačního tepla q 30 (kj/kg), což je množství tepla chemické reakce čerstvého uhlí s kyslíkem během 30minutového kontaktu při teplotě 30 C. Plochy diskontinuity tektonických poruch a slojových kontaktů s průvodními horninami jsou dostatečnými komunikačními cestami pro přístup kyslíku k takto reaktivně alterovanému uhlí. Obr : Dlouhé důlní dílo s uhelnou vrstvou ve stropní části Obr : Údaje z čidla oxidu uhelnatého dlouhého důlního díla 142

143 Proces samovznícení uhelné hmoty ve stropě dlouhého důlního díla probíhá za uvedených podmínek téměř vždy latentně. Na čidlech oxidu uhelnatého monitorujících dané separátně větrané důlní dílo nejsou registrovány postupné nárůsty koncentrací tohoto samovznícení indikujícího plynu, ale dochází k jeho prudkému vývinu (obr ). Teplotu v potencionálním ohnisku záparu je proto nutné sledovat buďto plynoměrnými technikami s následným odhadem teploty (chromatografické analýzy vzorků vzdušin, přenosné detektory s možností podpůrného nasávání ovzduší), nebo kontaktními teploměry, a to výhradně v uzavíratelných monitorovacích vrtech, které jsou navrtány tak, aby postihly celou mocnost uhlí ponechaného ve stropě důlního díla. Termovizní snímky infrakamerami a infrateploměry v daném případě nepřinášejí uspokojivou přesnost indikace probíhajícího samovzněcovacího procesu, neboť snímají pouze povrchovou teplotu uhlí. Vyztužování raženého dlouhého důlního díla v místě potencionálního ohniska samovznícení uhlí musí vytvářet podmínky pro omezení akumulace tepla a musí také umožňovat realizaci preventivních, či represivních protizáparových opatření. To tedy znamená, že pažení jednotlivých prvků TH výztuže pomocí betonových, či textilních pažnic je přípustné pouze tehdy, pokud je prostor mezi těmito pažnicemi a horninovým pláštěm dlouhého důlního díla řádně vyplněn vhodným těsnícím a nosným materiálem (pažnice se stává konstrukčním prvkem těsnicí manžety), a to bezprostředně za postupující čelbou ražby. Prevence samovznícení Prevence samovznícení v předcházejícím textu vymezeného potencionálního ohniska samovznícení spočívá v aplikaci antipyrogenních látek do daného ohniska a stavbě těsnicích manžet zabraňujících přístupu kyslíku k tomuto ohnisku. Antipyrogeny se dělí podle mechanismu působení na látky: chemicky inhibující oxireaktivitu uhlí (např. hloubkově injektovaný ANTYPIROGEL nebo GEOLITH, hloubkově injektovaný ANTYPIROFIX ve formě suspenze, povrchově aplikovaný ANTYPIROFIX ve formě prášku nebo aerosolu, film vytvářející antipyrogeny ve formě tlakově aplikované dusíkové pěny syntetická pěnidla třídy A nebo třídy AFFF zpěňovaná technologií CNFS Compresed Nitrogen Foam System); vyplňující póry v uhelné hmotě (hloubková injektáž suspenze bentonitu s 15% přídavkem hygroskopického CaCl 2, hloubkově injektovaný ANTYPIROGEL nebo GEOLITH); izolující povrch uhelné hmoty od přístupu kyslíku (prášková forma ANTYPIROFIX, pastovitá nebo prášková forma bentonitu s 15% přídavkem hygroskopického CaCl 2, Izopiana P antypirogeniczna). Technologie stavby těsnicích manžet zabraňujících přístupu kyslíku k potencionálnímu ohnisku samovznícení prošla v uplynulých letech zásadními změnami. Tyto změny rezultují především z dostupnosti nových typů stavebních hmot využitelných k realizaci předmětných manžet. Jedná se např. o tyto hmoty: dvousložkové nástřikové výplňové a těsnící pěny na močovino-formaldehydové bázi (Izopiana P antypirogeniczna, Krylamina Super), které nevyžadují stavbu opěrného peření pro svou aplikaci; dvousložkové nástřikové hmoty na bázi fenolových pryskyřic (Ekoflex, Mariflex), které nevyžadují stavbu opěrného peření pro svou aplikaci; hydraulické prefabrikované napěňující směsi na bázi cementu (Wilfoam K, Porocem C), které stavbu opěrného peření vyžadují; pomalu reagující nepěnící pružné dvousložkové organicko-minerální pryskyřice určené k vytvoření izolační fólie na konstrukci opěrných peření těsnicích manžet. Z předešlého textu je patrno, že stavba klasických těsnicích manžet, kdy prostor mezi filtračním opěrným peřením a horninovým pláštěm důlního díla byl vyplňován plaveným popílkem, je již minulostí, a to zejména pro pracnost a časovou náročnost tohoto řešení. 143

144 Z dlouhodobého hodnocení praktické účinnosti prevence samovznícení uhelné hmoty v dlouhých důlních dílech však vyplývá, že k samovznícení nikdy nedošlo v případech, kdy byla provedena popílková těsnicí manžeta v potřebné kvalitě nebo kdy bylo ražbou probíráno dlouhé důlní dílo, jež bylo předtím v plném profilu zaplaveno popílkem. Téma těsnicích manžet nelze ukončit jinak než konstatováním dvou základních postulátů: těsnicí manžeta nevykazuje stejné těsnící vlastnosti po celou dobu své životnosti, a proto je nutné požadovanou těsnost průběžně obnovovat na základě výsledků monitoringu teplotních poměrů v potenciálním ohnisku samovznícení uhelné hmoty; uhelná hmota v potenciálním ohnisku samovznícení musí být bezprostředně před stavbou těsnicí manžety ošetřena vhodným antipyrogenem, a to jak povrchově, tak hloubkovou injektáží, přičemž hloubkovou injektáž je vhodné obnovovat po celou dobu životnosti manžety, a to na základě výsledků monitoringu teplotních poměrů v potenciálním ohnisku samovznícení uhelné hmoty; Havarijní připravenost Havarijní připravenost pro případné zmáhání důlního požáru ve stropě raženého dlouhého důlního díla je tvořena následujícími opatřeními: potrubní, či hadicový řad pro vypouštění dostatečné kapacity plynného dusíku v místě potencionálního ohniska samovznícení uhlí; z průchodního větrního proudu propojitelný samostatný, armaturami a záslepkami neosazený potrubní řad pro případné zatopení úpadně raženého dlouhého důlního díla vodou (místo vyústění tohoto řadu v raženém dlouhém důlním díle musí vycházet z úklonných poměrů daného díla); záseky pro stavbu uzavírací výbuchuvzdorné hráze na ústí raženého dlouhého důlního díla; instalace výbuchuvzdorné hrázové lutny (luten) do lutnového tahu separátního větrání dlouhého důlního díla, a to v úseku vymezeném vzájemnou roztečí záseků pro stavbu uzavírací výbuchuvzdorné hráze dle předcházející odrážky při nerealizování tohoto opatření je nutno hráz budovat s nevýbuchuvzdornou lutnou separátního větrání ponechanou v tělese hráze; dostatečná havarijní zásoba aplikačních armatur (terminologicky píky, jehly ) pro aplikaci antipyrogenů, těsnicích hmot a hasební vody. Závěrem je nutno říct, že důlní požár ve stropě dlouhého důlního díla generovaný samovzněcovacím procesem uhelné lávky o mocnosti větší jak 1 m je přímým hasebním zásahem velmi obtížně zvladatelný a v drtivé většině případů musí byt přistoupeno k prostorovému výbuchuvzdornému uzavření daného díla nebo jeho zatopení v případě, že to umožňují úklonné poměry v důlním díle Uzavírání požářišť Jak již bylo uvedeno v části , hašení nepřímým zásahem znamená prostorové uzavření dané oblasti protivýbuchovými hrázemi nebo zatopením vodou přístupových důlních děl. Prostorovým uzavřením důlních děl se musí zdolávat důlní požár tehdy, není-li jej možno zdolat přímým zásahem, účinně tlumit (samovznícení uhlí) nebo pokud je rozborem vzdušin zjišťována přítomnost acetylénu. Způsob prostorového uzavírání důlního požáru musí odpovídat místním podmínkám a zajišťovat jeho nejrychlejší a nejbezpečnější zdolání. Musí být proveden v souladu se zásahovým řádem vydaným HBZS a jeho zásady musí být zohledněny v havarijním plánu. Platí zde především: pokud není současně uzavírána vtažná a výdušná strana požářiště výbuchuvzdorně, musí se současně s uzavíráním provádět inertizace požářiště. Nutno předpokládat, že 144

145 budované hráze omezí průchod větrního proudu požářištěm a v okolí může docházet k nedostatečnému ředění metanu pod mez výbušnosti. Při uzavírání požářiště bez inertizace tak vždy dojde k výbuchu metanu. Záchranáři přitom musí být chráněni proti šlehu plamene (proudnice, protišlehové obleky apod.), uzavíraný prostor musí být po dobu stavby hrází větrán větrním proudem přes lutny vložené do hrází, místa pro hráze musí být určena tak, aby případně bylo možno porušenou nebo netěsnou hráz nahradit novou a aby bylo možno zřídit propust pro vstup do uzavřeného prostoru, po přerušení větrání požářiště (uzavření hrází) je vedoucí likvidace havárie povinen zvážit nebezpečí výbuchu a určit dobu, po kterou musí být odvoláni záchranáři z míst výbuchem ohrožených, hráze musí být provedeny tak, aby umožňovaly odběr vzorků vzdušin z uzavřeného prostoru Zpřístupňování uzavíraných požářišť Pro bezpečný postup prací při zpřístupňování uzavřeného požářiště je organizace povinna vypracovat plán, který musí být projednán a doporučen havarijní komisi a poté odsouhlasen HBZS. Zahájení prací na zpřístupnění požářiště povoluje OBÚ. Za příznak uhasínání požáru se považují ustálené koncentrace (CO po 1 %, CO 2 4 až 5 %, O 2 8 až 10 %, N 2 nad 80 %). Podmínkou pro otevření a odvětrání uzavřeného požářiště je vymizení acetylénu (C 2 H 2 ) a snížení obsahu etylénu (C 2 H 4 ) pod 1 ppm. Za zpřístupňování požářiště se nepovařuje vstup záchranářů do uzavřených důlních děl za účelem průzkumu, odběru vzorků vzdušin, měření teplot apod Ověření inertizace závalového prostoru porubu dusíkem V roce 2001 proběhl na OKD a.s., Důl Lazy v porubu experiment na ověření účinnosti inertizace závalového prostoru porubu. Na obou stranách porubu byly postupně umísťovány odběrové sondy (obr ). Obr : Schéma rozmístění odběrových sond Úvodní a výdušná třída nebyly v průběhu postupu porubu pleněny. Obě třídy byly dotěsňovány izopěnovými hrázkami. Do doby experimentu (květen 2001) bylo vybudováno 145

146 20 izopěnových hrázek na výdušné třídě a 24 izopěnových hrázek na úvodní třídě porubu. Na úrovni zálomové hrany byly udržovány větrné plenty. Porubní chodby nebyly zapleňovány, aby nedošlo k poškození odběrových sond (obr ). Obr : Vyvedení sond Obr : Zakončovací příruba sond Obr : Stav kyslíku před zahájením inertizace závalového prostoru dusíkem Obr : Obsah O 2 v ovzduší závalového prostoru při inertizaci 500 m 3 N 2 /hodinu 146

147 Obr : Obsah O 2 v ovzduší závalového prostoru při inertizaci m 3 N 2 /hodinu Ověřovacím pokusem byla prokázána účinnost inertizace závalového prostoru porubu plynným dusíkem při správné aplikaci. 147

148 148

149 17. Důlní otřesy Seismické otřesy k těžbě surovin hlubinnými metodami neodmyslitelně patří. Vznikají uvolněním energie v masivu horniny. Při dobývání hornin se mění struktura horninového masivu, a vznikají tak prázdné podzemní prostory. Hornina se dobýváním zatěžuje, vytváří se v ní napětí a hromadí energie, která se v určité chvíli může uvolnit. K otřesům a sesuvům dochází nejvíce v sedlových slojích, kde jsou pevné nadložní horniny, které se nezavalují průběžně, ale ve velkých blocích. Silné otřesy způsobují škody jak v dolech, tak na povrchu. Úvod do problematiky důlních otřesů byl popsán v části učebních textů Geotechnika Teorie vzniku důlního otřesu Vyhláška Českého báňského úřadu definuje důlní otřes jako přírodní jev náhlého porušení horského masivu, který se projeví náhlým vysunutím nebo vyvržením hornin do důlního díla s následkem jeho zjevné a trvalé deformace. Obr. 17-1: Zmáhání důlního díla zasaženého důlním otřesem Tento jev může být provázen seismickým a zvukovým efektem. Podle místa uvolnění pružné energie a porušení horského masivu se otřesy dělí na: - otřesy slojové - a otřesy z vyššího nadloží. Proč a jak k otřesům vlastně dochází? Horský masiv je různou mírou zatěžován kmitavými změnami: jednak pohybem podloží zemské kůry, čímž nastává tektonické napětí a vzruchy, a jednak báňskou činností. To znamená, že horský masiv je neustále naladěn do kmitavého pohybu, což je nejlépe patrné ze seismografického záznamu (obr. 17-2). Obr. 17-2: Seismografický záznam Frekvence kmitů souvisí s rozměry kmitajícího tělesa, hloubkou a mocností sloje, tektonikou, vlastnostmi soustavy i se způsobem dobývání. Frekvence kmitů může přivést soustavu ke vzniku horského otřesu, a to buď rázovým zatížením, nebo rezonancí. 149

150 Pro názornost si vytvořme zjednodušený model vzniku horského otřesu v podmínkách OKD (obr. 17-3): Obr. 17-3: Model vzniku horského otřesu Ve zdroji Z došlo, například uvolněním vyššího nadloží, k otřesu. Z tohoto zdroje se do velké vzdálenosti šíří vlnění, které působí na hlavní nadloží A, vyvolává tím kmitání jeho nosníku a následně i kmitání přímého nadloží B. Může přitom dojít k rezonanci vlnění a tím někde na ploše a k překročení meze pevnosti a tudíž k porušení nadloží. Toto porušení pak může způsobit velké rázové zatížení uhelné sloje C, čímž dojde k důlnímu otřesu. Sloj zkrátka takové zatížení nevydrží, dojde k jejímu náhlému porušení a k vysunutí nebo vyvržení hornin do důlního díla (obr. 17-1) Základní pojmy a zásady boje proti otřesům Protiotřesová prevence: systém činností, jejichž cílem je rozpoznat nebezpečí vzniku otřesů, a soubor opatření k zamezení vzniku otřesů nebo k omezení jejich následků. Otřesový jev: přírodní jev náhlého porušení horského masivu bez deformací důlního díla. Za otřesový jev se považují odprýskávání a rázy, které se projevují odprýsknutím drobných úlomků hornin z obvodu důlního díla nebo zvukově charakteristickým prasknutím, popřípadě obojím. Důlní dílo se při otřesovém jevu napohled nedeformuje, ale tyto deformace jsou měřitelné přístroji. Příznaky otřesů: pozorovatelné nebo měřitelné jevy nebo seismické aktivity, o nichž se na základě předchozích zkušeností ví, že souvisí s kumulací napětí v masivu a mohou být předzvěstí vzniku otřesů. Doly s nebezpečím otřesů: doly, ve kterých již k otřesu došlo nebo které mohou být na základě regionální prognózy otřesem ohroženy. Doly do kategorií s nebezpečím otřesů, respektive bez nebezpečí otřesů zařazuje Obvodní báňský úřad. V dole s nebezpečím otřesů lze na základě regionální prognózy zařadit část horského masivu do kategorie bez nebezpečí otřesů. Ochranná zóna: oblast ve sloji přiléhající k důlnímu dílu, v níž sloj není schopna akumulovat pružnou energii a vytváří tlumicí vrstvu při uvolnění pružné energie akumulované za touto zónou. V praxi se označuje parametrem N, N 0 (čti: en nula). Prognóza vzniku otřesů: souhrn činností umožňujících stanovit náchylnost horského masivu nebo jeho části ke vzniku otřesů, stanovit stupeň nebezpečí vzniku otřesů v plánovaných, projektovaných a vedených důlních dílech a správně volit prostředky protiotřesové prevence. Prognóza vzniku otřesů se dělí na regionální, lokální a průběžnou. Regionální prognóza: souhrn činností umožňujících stanovit náchylnost částí horského masivu, jeho vrstevních jednotek, slojí nebo jejich částí ke vzniku otřesů na základě hodnocení přírodních podmínek a posouzení výskytu otřesů v podobných podmínkách. Lokální prognóza: souhrn činností umožňujících zařadit důlní dílo do stupňů nebezpečí otřesů již ve fázi plánování a projektování. Výsledkem je zařazení důlního díla, resp. jeho částí, do 1., 2. nebo 3. stupně nebezpečí otřesů. 150

151 Průběžná prognóza: souhrn činností prováděných v důlních dílech pro označení míst zvýšeného napětí, ověření ochranné zóny a případnou kontrolu účinnosti provedených aktivních prostředků protiotřesové prevence, kam patří vrtné testy, individuální pozorování, seismoakustika a seismologie. Aktivní prostředky protiotřesové prevence: souhrn činností směřujících ke snížení rizika vzniku otřesu. Pasivní prostředky protiotřesové prevence: souhrn činností, opatření a zařízení směřujících k omezení následků otřesu. Zvláštní opatření proti otřesům, tzv. ZOPO : příloha technologického postupu pro každé pracoviště s nebezpečím otřesů. Jsou zde uvedeny veškeré parametry protiotřesové prevence, povinnosti, činnosti a opatření, které musí být při vedení daného důlního díla realizovány Metody průběžné prognózy a) Individuální pozorování Individuální pozorování je jednoduchá subjektivní metoda průběžné prognózy otřesů. Spočívá ve sledování a zaznamenávání všech projevů chování horského masivu v okolí vedeného důlního díla. Jedná se o sledování těchto jevů: - místní ztvrdnutí pilíře, - stropní a pilířové rány, - rázy a odprýskávání hornin nebo uhlí. V případech, kdy je intenzita nebo četnost těchto sledovaných projevů vyšší, než je ve sledovaném důlním díle běžné, je nutno tento stav nahlásit, zapsat a ověřit napěťový stav testovacím vrtáním. b) Testovací vrtání Testovací vrtání je základní metodou průběžné prognózy, zahrnuje vrtné testy o průměru 42 mm a indikační odlehčovací vrty o průměru 115 a 200 mm (obr a 17-5). Jedná se o: - vrtání vývrtů v uhelné sloji, - měření výnosu vrtné drtě při vrtání, - sledování projevů v horském masivu v průběhu vrtání. Obr. 17.4: Vrtný test o ø 42 mm Obr. 17.5: Indikační odlehčovací vrt o ø 200 mm Testovacím vrtáním se vlastně zjišťuje velikost působícího napětí. Zvýšené napětí se při vrtání projevuje zvýšeným výnosem vrtné drtě, akustickými ranami v pilíři anebo svíráním 151

152 soutyčí. Pro odměřování výnosu vrtné drtě se u vrtných testů používá odměrná nádoba, kalibrovaná vhodným způsobem. U indikačních odlehčovacích vrtů (ø 115 nebo 200 mm) lze použít také kvalifikovaného odhadu, např. počet lopat předem změřeného objemu. Obr a 7: Násypka s kalibrovanou nádobou a nádoba s uhelnou drtí Hodnocení testovacích vrtů se provádí porovnáním hodnot objemu výnosu vrtné drtě s příslušnou kritickou hodnotou vyhledanou v tabulce, kterou mají zaměstnanci provádějící testovací vrtání, a rovněž je součástí přílohy technologického postupu Zvláštní opatření proti otřesům. Tab. č. 34: Maximálně přípustné výnosy vrtné drtě v litrech na běžný metr vrtného testu c) Seismoakustické měření Další metodou průběžné prognózy je seismoakustické měření. Jde o sledování a vyhodnocování četnosti a intenzity akustických projevů v masívu, tzv. seismoakustických impulzů. Pro zjišťování seismoakustických impulzů jsou používány seismoakustické snímače (obr. 4-50), tzv. geofony, které jsou umístěny ve vrtech ve sloji a v nadloží v předpolí porubů a jsou ukotveny pomocí klínového kotvicího zařízení. Snímače se nijak nenastavují, je nutno pouze kontrolovat jejich správné ukotvení ve vrtu. Údaje ze snímačů jsou zpracovávány 152

153 v seismickém pracovišti na povrchu. Odtud je také řízena činnost týkající se protiotřesové prevence na celém dole. d) Seismologické měření Tato metoda průběžné prognózy spočívá v zaznamenávání záchvěvů pohoří, tedy obdobně jako u prognózy zemětřesení. Seismologická čidla jsou rozmístěna v důlních kobkách (obr. 4-52) a kabely spojena s vyhodnocovací aparaturou na povrchu. Naměřené hodnoty se zaznamenávají do grafů (obr. 17-2), z nichž je patrný vývoj aktivity ve zkoumané oblasti. Míra nebezpečí vzniku otřesu se pak stanovuje vyhodnocením údajů zachycených v grafech Aktivní prostředky protiotřesové prevence Aktivní prostředky protiotřesové prevence představují souhrn činností směřujících ke snížení rizika vzniku otřesu. Jedná se zejména o: - vhodné časoprostorové vedení důlních děl - bezvýlomovou trhací práci ve sloji a okolních horninách - zavlažování sloje a okolních hornin - odlehčovací vrtání - správnou volbu technologie při vedení a zajišťování důlních děl. a) Zavlažování sloje a okolních hornin Obr. 17-8: Vrtací souprava pro zavlažování boků důlního díla Zavlažení sloje je aktivním prostředkem protiotřesové prevence. Díky zavlažení dojde ke zvýšení přirozené vlhkosti sloje a s tím související změně fyzikálněmechanických vlastností uhlí. Zavlažení spočívá v zatlačení potřebného množství vody do uhelné sloje. Za dostatečně zavlaženou sloj se v podmínkách Ostravskokarvinského revíru považuje sloj, v níž došlo ke zvýšení obsahu vody nejméně o 1 procento. Zavlažování v důlním prostředí rovněž přispívá ke snížení prašnosti. b) Odlehčovací vrtání Dalším aktivním prostředkem protiotřesové prevence je odlehčovací vrtání (obr. 17-5), které zároveň plní i funkci průběžné prognózy. Odlehčovací vrtání spočívá ve vrtání vrtů v uhelné sloji o průměru mm. Při vrtání odlehčovacího vrtu dochází v jeho okolí k porušování uhelné sloje obdobně jako při vytváření každého důlního díla jeho. Při správném uspořádání odlehčovacích vrtů, zejména při vhodné volbě vzdáleností mezi jednotlivými vrty, dochází k propojení zón porušení uhelné sloje. V těchto zónách pak již sloj není schopna kumulovat pružnou deformační energii dostatečnou pro vznik otřesu. Odlehčovacím vrtáním dochází také k ovlivnění procesu porušování sloje, kdy při spolupůsobení zvýšených napětí dochází k jejich přeskupování a vytváření ochranné zóny v okolí důlního díla. Účinnost odlehčovacího vrtání je závislá: na vlastnostech uhelné sloje, velikosti napětí v místě vrtání a zvoleném systému vrtání. Odlehčovací vrtání je nejúčinnější 153

154 v místech zvýšených napětí. Je proto prováděno v případě nepříznivého stavu zjištěného pomocí vrtných testů nebo indikačních odlehčovacích vrtů. c) Bezvýlomová trhací práce Bezvýlomová trhací práce (obr ) je trhací práce v protiotřesové prevenci, při které nedochází k vytvoření výtrhového kužele. Seismická vlna vyvolaná výbuchem trhaviny způsobuje do určité vzdálenosti od osy vývrtu vznik zóny nevratných deformací a zároveň při průchodu horninou vyvolává ve větší vzdálenosti elastická vlnění, která mohou za určitých okolností způsobit uvolnění pružné potenciální energie nahromaděné v masivu. Opomenout nelze ani bezpečnostní hledisko této metody. Probíhá totiž bez přítomnosti osob v okolních důlních dílech a není tak ohroženo jejich zdraví ani v případě, dojde-li záměrně k vyvolání otřesového jevu. Trhací práce v protiotřesové prevenci můžeme realizovat jako trhací práce malého i velkého rozsahu. Pro ovlivnění uhelné sloje jsou většinou realizovány trhací práce malého rozsahu, zpravidla s ručním nabíjením trhaviny do vývrtů. Pro ovlivnění průvodních hornin mohou být prováděny trhací práce jak malého, tak i velkého rozsahu, přičemž trhavina je nabíjena zpravidla pneumaticky. Nejčastějším využitím bezvýlomové trhací práce v uhlí je otřasná odlehčovací trhací práce, zkráceně OOTP. Jejím účelem je: - porušení uhelné sloje účinkem výbuchu, - přeskupení napětí do větší vzdálenosti od důlního díla, tedy za ochrannou zónu, - uvolnění zvýšených napětí. Ve vedených důlních dílech se používají otřasné odlehčovací trhací práce k vytváření ochranné zóny v čelbě díla nebo v pilíři dobývaného porubu. Tato ochranná zóna je zvětšena o velikost předpokládaného postupu do doby provádění dalšího cyklu otřasné odlehčovací trhací práce. V bocích raženého díla se otřasné odlehčovací trhací práce realizují do hloubky ochranné zóny. Je nutno důsledně dodržovat zásadu, aby byla zóna ovlivněná otřasnou odlehčovací trhací prací souvislá a aby byla vytvořena ještě před zahájením pracovní operace rozpojování Pasivní prostředky protiotřesové prevence Pasivní prostředky protiotřesové prevence představují souhrn činností, opatření a zařízení směřujících k omezení následků otřesu. Úkolem pasivních prostředků je: - omezit následky důlních otřesů, jejichž vzniku nebylo možno zabránit, - a vyvolat důlní otřesy za nepřítomnosti lidí, tzv. vyvolané otřesy. Pasivní prostředky v rozsahu odpovídajícím přírodním a hornickým podmínkám je nutno aplikovat vždy současně s aktivními prostředky protiotřesové prevence. K pasivním prostředkům protiotřesové prevence patří zejména: - volba druhu a hustoty výztuže důlních děl, - stabilizace oslabených částí horského masivu pomocí injektáže a kotvení, - vytváření bezpečnostních dutin nebo kompenzačních prostorů, - vyvolání otřesu za nepřítomnosti lidí, - výlomová trhací práce, - omezení počtu zaměstnanců v ohrožených oblastech, - zákaz vstupu do ohrožených oblastí během zasahování do horského masivu (mezi operace se zásahem do horského masivu patří: trhací práce, rozpojování horniny, manipulace s výztuží a plenění výztuže; tyto operace je nutno hlásit inspekční službě -IS), - monitorování pohybu pracovníků v důlním poli během směny, 154

155 - znepřístupnění nepotřebných důlních děl, - odvolávání zaměstnanců při zjištění nebezpečí, - dálkové ovládání strojů, - způsob umístění zařízení v důlních dílech, - ochrana a vypínání elektrických zařízení. Obr. 17-9: Vstup do ohrožené oblasti jen na povolení IS Obr : Dálkově ovládaný dobývací kombajn Obr : Sledování pohybu pracovníků v důlním poli 155

156 17.6 Zařazování důlních děl Všechna vedená důlní díla s výjimkou těch, která jsou vedena v částech horského masivu bez nebezpečí otřesů, zařazuje závodní dolu podle výsledků lokální prognózy do 1., 2. nebo 3. stupně nebezpečí otřesů. Takto může zařadit i jen části důlních děl. Mezi důlní díla v 1. stupni nebezpečí otřesů se zařazují: - všechna důlní díla vedená mimo sloj, - dlouhá důlní díla ve sloji o mocnosti do 1,2 metru s přibírkou průvodních hornin, - a důlní díla ve sloji, při jejichž vedení se nepředpokládá vznik otřesu. Mezi důlní díla ve 2. stupni nebezpečí otřesů se zařazují: - důlní díla, ve kterých nelze vyloučit nebezpečí vzniku otřesu. Mezi důlní díla ve 3. stupni nebezpečí otřesů se zařazují: - důlní díla, ve kterých lze předpokládat nebezpečí vzniku otřesu, - a důlní díla, ve kterých již k otřesu již došlo. Pro důlní díla ve 3. stupni nebezpečí otřesů musí být zpracován Projekt protiotřesové prevence. Ten obsahuje zařazení důlního díla, provádění průběžné prognózy vzniku otřesů a jejich situování, jejich četnosti, použité prostředky, jakož i využití jejich výsledků, použití aktivních a pasivních prostředků protiotřesové prevence, charakteristiku příznaků otřesů, nejvyšší přípustný počet zaměstnanců a nepřípustný souběh činností. Tento projekt musí být doporučen znaleckým posouzením. Součástí technologického postupu pro důlní díla v 1., 2. a 3. stupni nebezpečí otřesů musí být příloha "Zvláštní opatření proti otřesům". Tato příloha musí být zpracována přiměřeně podle místních podmínek. Pro důlní díla ve 3. stupni nebezpečí otřesů musí být tato příloha zpracována v souladu s Projektem protiotřesové prevence Vedení důlních děl Důlní díla zařazená do 1. stupně nebezpečí otřesů smí být vedena bez použití aktivních a pasivních prostředků protiotřesové prevence. V technologickém postupu pro vedení díla však musí být stanoven rozsah provádění průběžných prognóz nebezpečí otřesů. V případě nepříznivých výsledků prognózy musí být důlní dílo přeřazeno do 2. stupně nebezpečí otřesů a nepříznivý stav odstraněn. Důlní díla zařazená do 2. stupně nebezpečí otřesů smí být vedena jen při soustavném provádění průběžné prognózy a při ověřené existenci ochranné zóny. V případě nepříznivých výsledků prognózy musí být nepříznivý stav odstraněn a následně musí být ověřena existence stanovené ochranné zóny. Důlní díla zařazená do 3. stupně nebezpečí otřesů smí být vedena jen při soustavném provádění průběžné prognózy a současném používání aktivních prostředků protiotřesové prevence, a to i při ověřené existenci stanovené ochranné zóny. V případě nepříznivých výsledků průběžné prognózy musí být nepříznivý stav odstraněn. Je-li zpozorován otřesový jev, příznak otřesu nebo dojde-li k otřesu, musí být práce v díle ihned zastavena a osádka odvolána. Závodní dolu určí podmínky, za nichž smí být práce opět zahájena. Jsou-li výsledky průběžné prognózy vzniku otřesu nepříznivé, lze dále vykonávat pouze práce související s odstraňováním nepříznivého stavu. Zaměstnanci pracující v důlních dílech s nebezpečím otřesů a pracovníci technického dozoru kontrolující pracoviště musí být seznámeni s možnými příznaky otřesů a musí být v pravidelných intervalech, stanovených závodním dolu, školeni v zásadách práce v důlních dílech s nebezpečím otřesů a v postupu v případě vzniku otřesu. 156

157 17.8 Protiotřesová prevence v OKD Četnost důlních otřesů je poměrně vysoká. Přitom jen některé se projeví tím, že poškodí důlní dílo nebo zasáhnou horníky. Přestože se těžaři na celém světě snaží podobným situacím, které někdy vyústí v tragédii, předcházet, dají se otřesy předvídat jen velmi těžce. OKD vyhlásilo protiotřesový boj již v roce 1975 a od té doby investuje do protiotřesové prevence vysoké finanční prostředky, řádově stamiliony korun ročně. Pro sledování otřesů byla zřízena speciální měřicí síť, kterou provozuje sesterská společnost Green Gas DPB, a.s. v Paskově. Její odborníci za pomoci speciálních přístrojů systematicky zkoumají otřesy, sledují vlastnosti hornin a vývoj napětí a neustále hledají dokonalejší prognostické metody Určení oblastí napětí v horském masivu a) Oblast původního napěťového stavu Neprojevují se přídatná napětí vyvolaná existencí důlních děl. b) Oblast zbytkových napětí Část oblastí původního napěťového stavu, kde působí vlivem anomálií ve stavbě horského masivu jiná napětí, než odpovídají geostatickému tlaku: (1) Nepříznivá reziduální napětí Vznikají například ve vzdálenosti 10 až 30 m od tektonických poruch, v oblasti vrásových struktur, v okolí erozivních výmolů apod. Můžou přispět k překročení meze pevnosti uhlí a k důlnímu otřesu. (2) Příznivá zbytková napětí Lze zaznamenat do vzdálenosti 10 m od tektonických poruch, v oblasti pásma odlehčení. c) Oblasti přídatných napětí Téma bylo vysvětleno v učebních textech Geotechnika 1 v části 4 - Mechanika hornin. Oblast přídatných napětí je oblast, kde jsou v důsledku existence důlních děl napětí působící v horském masivu vyšší než původní. Přídatná napětí vznikají: - v okolí důlních děl; - v předpolí porubů; - v okolí vydobytých prostor; - v okolí nedobývaných partií ložisek; - na rozhraní úseků dobývaných a nedobývaných v nadloží (obr ); Obr : Projevy zvýšených napětí do podloží a) Zvýšené napětí z rozhraní výrub - nevýrub v nadloží; b) Nechráněná oblast budoucího porubu; c) Chráněná oblast proti důlním otřesům v budoucím porubu. 157

158 d) Chráněná oblast Jak již bylo uvedeno v části 17.1, důlní pohoří je vystaveno kmitavému pohybu, který může vést k překročení meze pevnosti uhlí v okolí důlních děl a ke vzniku horského otřesu. Kmitavý pohyb pohoří velmi účinně tlumí nakypřená hornina v závalovém prostoru porubu a oblast pod výrubem dobývaným na řízený zával je chráněnou oblastí, kde nedochází k horským otřesům. Obr : Vymezení chráněné oblasti v podloží vydobyté sloje Určení ochranné zóny V okolí důlních děl v místech s nebezpečím vzniku důlního otřesu zkoumáme napěťový stav v okolních horninách. Nejčastější metodou jsou vrtné testy. Abychom věděli, jak dlouhé vrtné testy máme provádět, geomechanik podniku musí délku stanovit. V případě, že vrtné testy nevyhovují svými výnosy, musíme zvýšené napětí v horském masivu přenést mimo ochrannou zónu, kterou rovněž stanoví geomechanik podniku. Obr : Graf pro stanovení ochranné zóny 158

159 N Dosah chráněné zóny pro poruby a dlouhá důlní díla v bocích důlního díla s rozměry většími než L; (m) N 0 Dosah chráněné zóny pro poruby a dlouhá důlní díla v bocích důlního díla o rozměrech rovných nebo menších než L 0 ; (m) - Chráněná zóna pro pilíře, jejichž rozměry jsou větší než L 0, ale menší než L (m) H Hloubka důlního díla nebo pilíře pod povrchem (m) L - Dosah vlivu přídatných napětí (m) L 0 - Rozměr uhelného pilíře v mezně napjatém stavu (m) m Mocnost sloje (m) Příklad podle obrázku 17-14: H = 600 m; L = 62 m (m, A, L) m = 2,25 m; N = 4,8 m (m, A, A,a) L 0 = 23 m (m, B, L 0 ) N 0 = 11,5 m (m, B, B, b) = 9,5 m (C, C, c) Obr : Vytvoření ochranné zóny pomocí bezvýlomové trhací práce Obr : Provádění vrtných testů a odlehčovacích vrtů N Ochranná zóna; b Postup porubu nebo raženého důlního díla za 24 hodin Platnost testovacích vrtů je omezena nejdéle na 24 hodin. 159

160 17.9 Geomechanický monitoring Geomechanický monitoring se zabývá průběžným zjišťováním změn, ke kterým dochází v horském masivu. Geomechanický monitoring vlastně znamená kontrolu horského masivu. Tento monitoring se zavádí z různých důvodů. Převážně se jedná o kontrolu nebezpečí vzniku problémových situací, jako jsou např. porušení stability výztuže důlních děl, vznik skluzných pohybů terénu a hlavně vznik anomálních geomechanických jevů. Zatím se nepodařilo předpovědět důlní otřes, studiem mechaniky hornin dokážeme určit oblasti, kde se energie akumuluje a která může být příčinou důlního otřesu. Tuto naakumulovanou energii dokážeme uvolňovat pomocí trhací práce bez přítomnosti osazenstva. Problematice důlních otřesů je věnována značná pozornost a spolupráce výzkumných pracovníků s těžaři je na špičkové úrovni. Současný výzkum se orientuje do níže uvedených oblastí Stanovování napětí v horském masivu Hlavní geomechanická problematika je spojena s velikostí působícího napětí. Přitom bychom potřebovali znát výši působícího napětí v horském masivu jednak před hornickou činností, jednak v průběhu hornické činnosti. Samotné stanovování napětí v horském masivu představuje technický problém, protože do místa, kde chceme napětí stanovovat, se musíme nějakým způsobem dostat s měřicí technikou. Nejčastěji se k místu měření dostáváme vrtem. Vrt ale stejně jako důlní dílo představuje zásah do horského masivu a kolem tohoto vrtu dojde ke změně působícího napětí. Pokud stanovujeme působící napětí v těsné blízkosti tohoto vrtu, musíme naměřené hodnoty korigovat o změny způsobené vrtem. To je jeden z důvodů, proč je stanovování napětí v horském masivu velmi složitou záležitostí, z čehož vyplývají i vysoké náklady na toto měření. Je to rovněž důvodem, proč se dosud nedaří získávat potřebné informace o výši působícího napětí v provozním měřítku. Pro běžné provozní sledování horského masivu se převážně musíme spokojit s metodami, jejichž výsledkem není hodnota působícího napětí, ale pouze informace o vyšší či nižší úrovni působícího napětí bez hodnotového vyjádření. V dalším textu jsou uvedeny některé metody, kterými můžeme stanovit působící napětí anebo nepřímo usuzovat na napěťové poměry Měření hydroštěpením Měření probíhá ve vrtu, který se na dvou místech utěsní a mezi těmito místy se zjišťuje působící napětí. Při měření mohou nastat dvě alternativy. Buď se na uzavřeném úseku vrtu nachází trhlina, pak dochází k měření napětí působícího na této trhlině, nebo se musí vytvořit nová puklina. Běžný je tento druhý případ. Do uzavřeného úseku vrtu se přivádí voda, přičemž její tlak postupně roste, až dojde k vytvoření nové pukliny. Při měření se zapisuje časový průběh působícího napětí v hydraulickém médiu. Z popisu principu měření rovněž vyplývá, že toto měření nelze aplikovat v rozpukaných horninách se dvěma nebo více systémy trhlin. Měření je vhodné v neporušených horninách, a pokud je aplikováno v sedimentárním pohoří, pak mocnost vrstvy, ve které se měří, musí být dostatečně velká Měření odlehčením vrtného jádra Tento systém měření využívá pružného chování hornin. Měření probíhá na konci vývrtu, přičemž se používá dvou systémů. U prvního systému se zarovná a zabrousí dno vývrtu a na něj se nalepí pomocí hlavice tenzometry. Po zatvrdnutí lepidla se odečtou parametry tenzometrů a pak se dno vývrtu odlehčí dalším vrtáním na jádro. Délka tohoto odvrtání by 160

161 měla být alespoň 1,5 násobek průměru vrtu. Tím dojde k plnému odlehčení horniny v místě měření, které opět stanovíme ze změn odporů tenzometrů. Druhá alternativa způsobu měření spočívá v tom, že v požadovaném místě měření, kam jsme navrtali vrt, pokračujeme nejdříve s vrtáním vrtu o podstatně menším průměru. Na stěny tohoto vrtu pak přilepíme tenzometry a odečteme jejich parametry. Pro stanovení úplného tenzoru napětí potřebujeme měřit ve třech vrtech, které jsou vrtány v různých směrech. Stanovování napětí na základě odlehčení vrtného jádra je obdobně jako metoda hydroporušování značně nákladná, a proto je přímé provozní hodnocení napěťového stavu při dobývání těžko použitelná Tenzometrická sledování dna vývrtu V podstatě se jedná o obdobný princip měření jako u metody odlehčení vrtného jádra s tím, že se tenzometrická hlavice upevní na dně vývrtu v místě, kde chceme sledovat změny v horském masivu, a průběžně se sledují změny na tenzometrech. Charakteristika změn na tenzometrech je průběžně sledována napojením na přenosový systém a registrována počítačem. Pouze z tohoto měření není možné stanovit absolutní hodnoty působícího napětí, ale při známých přetvárných charakteristikách hornin by bylo možné usuzovat na změny působícího napětí Měření napětí ve vyrubaném prostoru Na rozdíl od měření napětí v rostlém horském masivu je měření napětí ve vyrubaném prostoru jednodušší v tom smyslu, že ve výchozím stavu zde působí nulové napětí. Tento stav můžeme dobře napodobit při cejchování měřicích zařízení. K měření napětí ve vyrubaném prostoru se používá různých dynamometrů. Vhodné jsou např. hydraulické dynamometry ve tvaru čočky. Plocha použitého dynamometru závisí na kusovitosti stařiny. Dobrých výsledků se dosahuje při měření v zakládkovém materiálu. Drobnější materiál zakládky zajišťuje rovnoměrné rozložení působícího napětí. Při dobývání na zával by bylo vhodné dynamometry uložit do drobné horniny (např. písku) nebo použít větší dynamometry, aby působící síly na dynamometr odpovídaly průměrnému napětí v závalu. U tohoto měření je důležité důkladné krytí vedení přenosového systému přes stařiny, aby nedošlo k jeho poškození. Jsou vyvinuty citlivé dynamometry, kterými lze dlouhodobě sledovat vývoj napětí ve vyrubaném prostoru. Jedná se např. o hydraulické čočky se strunovým snímačem působícího napětí. Měření napětí ve vyrubaném prostoru nám dává řadu důležitých informací o chování horského masivu při dobývání. Lehce si můžeme přepočítat, jaká mocnost nadloží je rozrušena a dosedá na počvu. Můžeme taktéž kontrolovat účinnost opatření pro rychlejší zavalování nadložních hornin. Můžeme kvantifikovat vliv pilířů ponechaných v nadložních slojích při dobývání dalších slojí, kvantifikovat časový účinek nadrubání (příp. podrubání) a celou řadu dalších důležitých poznatků o chování horského masivu. Při monitorování napětí ve vyrubaném prostoru je vhodné dynamometry rozkládat postupně rovnoměrně za postupujícím porubem, aby bylo možné stanovovat izolinie působícího napětí v celé vyrubané ploše porubu. Měření napětí ve vyrubaném prostoru je jednou z mála možností stanovování absolutních hodnot napětí působícího v exploatovaném horském masivu Měření tlakovými čidly ve vrtech Pro kontrolu napětí ve sloji v předpolí porubu je možné použít dynamometr, který se vkládá do vrtu. V místě měření však působí určité napětí, proto by měl být tento dynamometr natlakován na napětí skutečně působící v době jeho instalace. To je první předpoklad, aby 161

162 dynamometr mohl hodnotit změny působícího napětí. Aby dynamometr mohl ukazovat stejnou změnu napětí, jako je změna napětí ve sloji, musela by být tuhost tohoto dynamometru shodná s tuhostí sloje. Tento požadavek se obtížně zajišťuje. Dalším problémem je skutečnost, že při vrtání vrtu ve sloji pro dynamometr dochází k intenzivnímu ovlivnění napěťodeformačního stavu v okolí tohoto vrtu (výnos vrtné drtě z vrtu ve sloji je vždy větší, než odpovídá objemu vrtu s průměrem odpovídajícím průměru vrtací korunky). To je další podstatný důvod, proč toto měření nemůže ukazovat absolutní změny působícího napětí ve sloji. Monitorování napětí tlakovými čidly ve vrtech tak může dávat pouze kvalitativní informace o vývoji napětí v kontrolovaných místech. Nemůžeme však hodnotit tyto změny kvantitativně Měření pomocí plochých lisů Jedná se o kompenzační metodu, při které se nejdříve fixuje dvojice měřicích bodů a přesně se změří jejich vzdálenost. Pak se mezi těmito body vytvoří zářez, do kterého se vloží plochý lis. Tlak v plochém lisu se zvyšuje tak dlouho, dokud se vzdálenost měřicích bodů nevrátí na původní hodnotu. Napětí plochého lisu pak odpovídá napětí v hornině. Můžeme tak stanovovat svislé napětí v bocích důlního díla, ale i horizontální napětí, např. ve stropu důlního díla. Tím, že měření probíhá v těsné blízkosti důlního díla, můžeme touto metodou kontrolovat napětí v pilířích, v horském masivu okolo osamoceného důlního díla apod. Rozhodně nelze tohoto způsobu měření použít pro hodnocení napěťových změn vlivem dobývání Měření výnosu vrtné drtě Měření výnosu vrtné drtě při vrtání v uhelné sloji je principem vrtných testů, na jejichž základě můžeme usuzovat na rozložení napětí kolem důlních děl vedených v uhelných slojích. Jedná se o poměrně jednoduchou metodu ověřování rozložení napětí, která však má určitá úskalí. V některých případech může být výnos vrtné drtě vysoký, aniž by v daném místě působilo vysoké napětí. Je to v případech, kdy se vrtá v narušeném uhlí, mylonitizovaném uhlí apod. K upřesnění vrtných testů v těchto případech slouží seismoakustické sledování vrtných testů. Při tomto sledování, za předpokladu vrtání v oblastech vyššího napětí, dochází zároveň s vyšším výnosem vrtné drtě k vyšší seismoakustické aktivitě. Pokud vyšší výnosy vrtných testů nejsou doprovázeny vyšší seismoakustickou aktivitou, pak se jedná o navrtání mrtvého uhlí, kde vyšší napětí nepůsobí. Vrtné testy provozně hodnotí napěťovou situaci v konkrétním místě vrtání. Na základě vrtného testu se dělají okamžitá opatření. Pro lepší představu o vývoji napěťové situace kolem důlních děl je vhodné výsledky vrtných testů graficky zobrazovat v mapě nebo jiným vhodným způsobem. Pokud bychom chtěli přepočítávat výši působícího napětí z výsledků vrtných testů, museli bychom mít tuto závislost předem zjištěnu. Tato závislost je dána mechanickou charakteristikou uhlí, tzn. pevnostní charakteristikou, modulem pružností, Poissonovým číslem apod. Situace je dále komplikovaná tím, že se sloj skládá z různých petrograficky odlišných typů uhlí, které mají rovněž různou mechanickou charakteristiku. Proto jsou výnosy vrtných testů závislé rovněž na tom, v jakém typu uhlí je vrtáno, jaká je mocnost daného petrografického typu, jaké jsou vlastnosti a mocnosti sousedních petrografických typů uhlí apod. Vzhledem ke komplikovanosti těchto ovlivňujících činitelů, nedá se zatím působící napětí z výsledků vrtných testů přepočítávat. Vrtné testy, případně se seismoakustickým upřesněním, tak slouží pouze pro kvalitativní hodnocení napěťové situace kolem důlních děl, nikoli pro hodnocení kvantitativní. 162

163 Diskování vrtného jádra Dalším jevem, podle kterého můžeme usuzovat na působící napětí, je diskování vrtného jádra. K diskování vrtného jádra dochází při jádrovém vrtání v pevných horninách v oblasti s vysokým napětím. Vrtné jádro se rozpadá na celé kousky s charakteristickým miskovitým tvarem dělících ploch. Vznik diskování vrtného jádra závisí na mechanické charakteristice horniny a na výši působícího napětí. Ovlivňuje jej rovněž směr vrtání vzhledem ke směrům hlavních napětí. Vzhledem ke komplikovanosti těchto vztahů mezi ovlivňujícími činiteli a vznikem diskování vrtného jádra není zatím známo stanovení působícího napětí na základě tohoto diskování. Můžeme pouze konstatovat, že v místě, kde dochází k diskování vrtného jádra, působí vysoké napětí. Jev diskování vrtného jádra můžeme využít na hrubé posouzení působícího napětí při vrtání např. průzkumných vrtů. Rozhodně s ním zatím nemůžeme počítat jako se samostatnou metodou pro monitorování působícího napětí Tenzotermické sledování Tenzotermické sledování změn napěťových stavů v horském masivu vychází z laboratorního zjištění, že při zatěžování horniny dochází ke zvyšování teploty a při odlehčování ke snižování teploty [1]. V horském masivu však musíme počítat i s celou řadou dalších příčin teplotních změn, jako jsou např. oxidační a redukční procesy, radioaktivní rozpad, vulkanické teplo, výskyt termálních pramenů, hydratační procesy, sorbce a desorbce plynů a hlavně změny plynového režimu. Přes tuto řadu ovlivňujících faktorů byly naměřeny teplotní rozdíly v závislosti na hornické činnosti, což dává možnost uplatnění tohoto sledování v geomechanickém monitoringu. Výhodou tenzotermického sledování v horském masivu je to, že můžeme sledovat změny teploty ve vrtech v oblastech, které nás nejvíce zajímají. Snímač tvoří teplotní sonda, která nese termistor. Změny teploty je možné sledovat přímo pomocí měřicí a registrační aparatury, nebo centrálně pomocí přenosového systému registrovat na počítač. Naměřené změny teploty se pohybovaly většinou v setinách K. Dosavadní měření probíhalo pomocí laboratorních aparatur, pro další zkoušky by muselo být vyrobeno zařízení vyhovující všem podmínkám pro použití v dole. Přepočet naměřených teplotních změn na změny napěťové bude velmi obtížný vzhledem k řadě ovlivňujících činitelů, které se mohou v průběhu měření měnit. Použití tenzotermického sledování pro geomechanické monitorování vyžaduje ještě další výzkum Měření deformací v horském masivu Na změny, které probíhají v horském masivu, můžeme usuzovat rovněž podle vzniklých deformací. Měření deformací není takový problém jako stanovování napětí. Existuje celá řada postupů, jak deformace v horském masivu stanovit. Nejsnadnější je sledování deformací důlních děl, ale je možné sledovat rozvolňování horského masivu ve vrtech, deformace profilu vrtů, změny úklonu mezi dvěma fixovanými body apod Měření konvergence Konvergence se měří mezi dvěma fixovanými body. Nejčastěji se měří konvergence stropu a počvy důlního díla. V některých případech se body fixují i v bocích důlního díla. K měření konvergence můžeme použít různá zařízení: konvergenční tyč, konvergenční stojku, konvergometr. 163

164 Konvergenční tyč je v podstatě teleskopicky zasouvatelné měřidlo, kterým odměřujeme vzdálenost dvojice fixovaných bodů. Jednou konvergenční tyčí tak můžeme proměřit velké množství dvojic fixovaných bodů. Při vyhodnocování konvergence však musíme vypočíst rozdíl mezi předchozím a současným měřením. Manuální měření pomocí konvergenční tyče vylučuje menší časové intervaly zjišťované konvergence. Při použití konvergenční stojky jde v podstatě rovněž o teleskopické měřidlo, které je ale trvale fixováno mezi dva měřicí body. Manuálně se pouze v určitých intervalech odečítají hodnoty, přičemž je možné měřidlo nastavit tak, aby ukazovalo přímo konvergenci od počátku instalace konvergenční stojky. Pouhé odečítání hodnot na konvergenčních stojkách může probíhat častěji než při měření konvergenční tyčí, ale intervaly odečítání budou rovněž ještě dosti dlouhé. Konvergometr představuje konvergenční stojku buď s registračním zařízením, nebo s převodem měřených hodnot na elektrické veličiny, které se přenosovým systémem vysílají k počítači, který může hodnoty registrovat ve velmi malých časových intervalech prakticky průběžně. Tento způsob sledování deformací v horském masivu patří k nejužívanějším metodám geomechanického monitoringu. Nejčastěji se sleduje konvergence důlních děl před postupujícím porubem, ale zajímavé výsledky jsou měřeny i při sledování konvergence podrubávaných či nadrubávaných důlních děl. Z hlediska kontroly stlačitelnosti zakládky je vhodné sledovat konvergenci stropu a počvy v zakládaném vyrubaném prostoru. V některých případech je konvergence vystřídána divergencí, což znamená opačný smysl změny vzdálenosti sledovaných bodů tato vzdálenost se zvětšuje Měření dilatace Dilatace je měřena ve vrtech a představuje tvoření či rozevírání trhlin v proměřované části masivu. V principu se jedná o zakotvení jedné nebo více kotviček ve vývrtu, od nichž jsou ven z vývrtu vedeny lanka nebo tyčky. Na základní desce měřicího zařízení pevně uchyceného u ústí vývrtu pak můžeme odměřovat buď vzájemnou změnu vzdálenosti mezi dvěma kotvičkami, nebo mezi kotvičkou a ústím vývrtu. Při použití lanek pro spojení s kotvičkami musíme tato lanka napínat pružinou. Měřená posunutí je možné odečítat přímo na měřidle s noniem. Nyní se převážně převádí na elektrické veličiny, které jsou průběžně snímány přes přenosový systém a registrovány počítačem. Zvětšování vzdálenosti mezi fixovanými body znamená dilataci, opačný děj, který je méně častý, znamená kontrakci horského masivu. Nejčastěji měříme dilataci v bocích důlních děl. S výhodou se používá tohoto měření ve stejném místě důlního díla, kde se měří konvergence stropu a počvy. Vzájemná vazba mezi konvergencí a dilatací dává lepší představu o napěťodeformačním stavu horského masivu. Obdobným způsobem můžeme měřit odtržení horninových lávek v nadloží, eventuálně v podloží Snímání svírání vrtů Princip snímání svírání vrtů spočívá v tom, že se do vrtu ve sloji vloží elektroodporový snímač (snímač vyvinutý ve VVUÚ Ostrava Radvanice) a v určitých časových intervalech se vývod tohoto snímače napojí na ohmmetr, čímž se zjistí, zda a ve které části vrtu došlo k sevření snímače. Sevření se hodnotí ve dvou směrech ve vertikálním a horizontálním směru. Tohoto měření by bylo možné využít např. pro kontrolu vzdálenosti, na kterou se rozkládá patkový tlak v předpolí porubu. Dosud však s uplatňováním této metody sledování horského masivu nejsou větší zkušenosti. Tím, že se měří ve vrtu, při jehož vrtání bylo vyneseno více vrtné drtě, než odpovídá odvrtanému objemu danému průměrem vrtné korunky, nebudou podmínky pro sevření vrtu ve všech případech stejné, čímž se snižuje užitná hodnota této metody geometrického monitoringu. 164

165 Náklonoměrná měření Náklonoměrná měření monitorují případné změny sklonu důlního díla, povrchu nebo objektů apod. Základem měřicího systému je náklonoměr, tzv. klinometr, což je v principu vysoce citlivé elektronické kyvadlo. Přenosný náklonoměr se v určitých měřicích intervalech přikládá k pevně fixovaným konzolám a poskytuje diskrétní hodnoty diferenciálních změn náklonu. Stabilní náklonoměr umožňuje kontinuální sledování změn úklonu Fotogrammetrické měření Zařízení pro fotogrammetrické zaměřování tvoří v podstatě zábleskový přístroj, který pomocí válcové čočky dává rovinný paprsek. Osvětlený obrys důlního díla se zachytí fotografickým přístrojem. Zábleskový přístroj je vybaven čtyřmi tyčovými nástavci s koncovými místy osvícenými při záblesku. Tím, že je rozměrová konfigurace koncových bodů nástavců zábleskového přístroje přesně dána, může se při zhotovování fotografie zajistit podobná poloha tak, aby byl skutečný nasvícený profil důlního díla v určitém měřítku podobný se zobrazeným profilem na fotografii. Opakovaným fotografováním téhož profilu v určitých časových intervalech, kdy již došlo k deformaci důlního díla, můžeme tuto deformaci vyhodnotit. U tohoto měření je poměrně malá citlivost odečítání (minimální ověřovaná deformace musí být alespoň cca 5 cm). Tato metoda je tudíž vhodná pro hodnocení větších deformací důlních děl. Výhodou této metody je, že se nezjišťuje pouze změna rozměru mezi dvěma body důlního díla, ale změna celého profilu důlního díla Měření výškových posuvů v horském masivu Výškové posuvy horského masivu reagují na změny napěťového stavu v závislosti na modulu přetvárnosti či modulu pružnosti hornin. V nepodrubaných oblastech při zvyšování napětí dochází k poklesu sledovaného bodu podle toho, jaká je napěťová změna, a podle modulu přetvárnosti hornin, kdežto při poklesu napětí se sledované body zvedají v závislosti na změně napětí a modulu pružnosti hornin. V oblastech ve vlivu podrubání dochází převážně k poklesům sledovaných bodů v závislosti na postupujícím procesu porušování a deformování horského masivu, což závisí na pevnostních, přetvárných a reologických vlastnostech hornin. V důlních dílech se výškové posuvy zjišťují převážně nivelací stejně jako sledování výškových změn na povrchu. Z hlediska usuzování na změny napětí z výškových posunutí v horském masivu nás zajímají hlavně oblasti mimo důlní díla. Pro monitorování těchto výškových posunů již nemůžeme využít nivelačních měření, ale jiných speciálních měřicích metod Nivelační měření v dole Pro sledování výškových pohybů musíme v důlních dílech fixovat nivelační body, které mohou být ve stropě, v počvě nebo v bocích důlního díla. V určitých časových intervalech se provádí nivelace a rozdíly výšek mezi předchozími měřeními nám dávají dobrý obraz o celkové napěťopřetvárné situaci v oblasti měření. Pokud máme fixovány nivelační body jak ve stropu, tak v počvě důlního díla, pak můžeme zároveň zjišťovat jejich konvergenci. Z hlediska posuzování napěťových změn v okolí sledovaného díla však není umístění nivelačních bodů v počvě důlního díla nejvhodnější. Často dochází k bubření počvy, což značně snižuje možnost využití takovéhoto nivelačního sledování pro usuzování na napěťové změny v oblasti sledovaného důlního díla. Při umístění nivelačních bodů ve stropu důlního díla také v určitých případech dochází k poklesům, které nemusí znamenat přitěžování daného místa, ale např. uvolnění určitého bloku horniny nad důlním dílem. Z tohoto hlediska se jeví nejvhodnějším umístění nivelačních bodů v boku důlního díla. U takto fixovaného bodu pak klesání bude znamenat zvyšování napětí v oblasti důlního díla, kdežto zrání tohoto nivelačního bodu bude s velkou pravděpodobností znamenat snižování působícího napětí. 165

166 Z nivelačních měření můžeme usuzovat na změny působícího napětí. Většinou však nemůžeme stanovit absolutní výši tohoto napětí. Sledování výškových pohybů v důlních dílech nám dává řadu cenných poznatků o chování horského masivu při hornické činnosti Nivelační měření na povrchu Zatímco opakované nivelační měření sledovaných bodů v důlních dílech nám dává cenné informace o napěťových změnách v horském masivu, nivelační měření dobýváním ovlivněné oblasti na povrchu nám dává obraz o deformačních změnách v nadložních horninách. Časová závislost vytváření poklesové kotliny závisí na hloubce dobývání pod povrchem, pevnostní charakteristice nadložních hornin a jejich reologickém chování. Velkou roli zde hraje rovněž vydobytý plošný rozsah a další okolnosti. Při opakovaném nivelačním měření fixovaných bodů na povrchu můžeme např. sledovat blokové chování nadložních hornin, vliv ponechaných pilířů na proces deformování podrubaného masivu apod. Proces poklesu podrubaného nadloží znamená postupnou realizaci změny potenciální energie vlivem dobývání. Pokud pokles povrchu neodpovídá objemu a podmínkám vydobytých prostor, pak je zde stále určitá část změny potenciální energie horského masivu vlivem dobývání, přičemž tato potenciální energie může být zdrojem vzniku anomálních geomechanických projevů horského masivu. Sledování poklesů povrchu nám tak může dát cenné poznatky o deformačních poměrech v horském masivu a z toho vyplývajících nebezpečí Měření výškových posunutí ve vrtech Pro sledování výškových pohybů horského masivu se dosud používalo výhradně nivelačního měření. Z hlediska náročnosti měření je možno toto dělat pouze ve větších časových intervalech (řadově týdny). Přestože i tato měření mají velkou vypovídací schopnost, přesto nesplňují požadavky pro průběžné sledování horského masivu. Pro průběžné sledování výškových změn byl navržen hydraulický systém s volnou hladinou ve srovnávacím místě a s napjatou hladinou v měřeném bodě. Současně by bylo možné zjišťovat výškové změny v řadě měřených míst obr Tímto hydraulickým systémem je možné sledovat výškové změny sledovaných míst jak v důlních dílech, tak hlavně ve vrtech. Nejdůležitější oblastí sledování pohybů horského masivu a z toho vyplývajících napěťových změn je předpolí porubu. Přestože výškové změny na přípravných chodbách mají velkou vypovídací schopnost na chování masivu, poznatky o tom, co se děje dál od chodeb, by byly daleko cennější. Navržený způsob měření výškových pohybů toto umožňuje. Obr : Sledování výškových změn hydraulickým systémem s volnou hladinou 166

167 Měření zatížení výztuže Při měření zatížení výztuže je rozhodující, o jakou výztuž jde a k jakému účelu má měření sloužit. Z hlediska druhu výztuže můžeme měření rozdělit na měření zatížení výztuže dlouhých důlních děl a měření zatížení porubní výztuže. Co se týče účelu měření, pak se může jednat o měření celkového zatížení výztuže nebo o proměřování zatížení jednotlivých výztužných prvků. Zatížení jednotlivých výztužných prvků se proměřuje hlavně za účelem zlepšování konstrukce výztuže či vhodnosti rozložení sil na výztuž při nasazení v různých podmínkách Zatížení výztuže dlouhých důlních děl Pro sledování zatížení výztuže dlouhých důlních děl se používají dynamometry. Podle principu měření rozeznáváme různé typy dynamometrů: mechanické, hydraulické, pneumaticko-hydraulické, elektrické, strunové, fotoelastické, optoelektronické a další. U všech typů dynamometrů musí být jejich konstrukce uzpůsobena místu měření. Dynamometr nesmí ovlivnit funkci výztuže nebo změnit rozložení sil ve výztuži. Zvlášť rozdílné jsou dynamometry, které slouží pro zjišťování zatížení podpěrné výztuže a výztuže svorníkové. Zatímco u podpěrné výztuže není většinou nutné zjišťovat její zatížení, výztuž svorníková vyžaduje, aby její funkce byla kontrolována. Dynamometry pro zjišťování zatížení svorníkové výztuže mají převážně tvar mezikruží tak, aby jimi mohl uprostřed procházet svorník. Můžeme zde použít různých typů dynamometrů, ale při rozsáhlejší kontrole nosnosti svorníků musíme vybrat co nejlevnější typ. Používají se např. tenzometrické dynamometry, u kterých je konektorový výstup. Měřicí a zároveň registrační zařízení se postupně zapojuje na jednotlivé dynamometry. Takto je možné kontrolovat velké množství zabudovaných svorníků s dynamometry Zatížení výztuže porubů U porubní výztuže je možné použít k měření zatížení dynamometrů obdobně jako u výztuže dlouhých důlních děl. Vzhledem k tomu, že v porubech se nyní používá téměř výlučně hydraulická výztuž, je mnohem jednodušší měřit napětí hydraulického media v pracovním válci výztuže, z čehož se jednoduše vypočte zatížení. U mnohých mechanizovaných výztuží je toto sledování všech hydraulických stojek součástí dodávky výztuže. Některé výztuže mají také zařízení pro sledování maximálního zatížení. Toto je zvláště vhodné pro sledování zatížení výztuže při vzniku dynamických jevů. Můžeme tak zjistit, která část porubu byla při dynamickém jevu obzvláště přetížena. Toto zařízení vyžaduje, aby po každém vyšším zatížení, kdy bude tuto hodnotu vykazovat, bylo vynulováno. Při normálním provozu výztuže, kdy je tlak hydraulického media ve výztuži udržován na nastavené hodnotě, ukazuje toto zařízení nulovou hodnotu. Registruje tedy pouze zatížení vznikající při dynamických jevech Vyhodnocování geomechanického monitoringu Pokud používáme k monitorování čidla s dálkovým přenosem měřených hodnot, dostáváme závislost měřené hodnoty na čase, což je převážně nějaká křivka. Při sledování horského masivu z hlediska jeho změn při dobývání je situace značně složitější. Jednotlivé křivky časového vývoje sledovaných veličin nedávají dobrý obraz o celkových změnách, které se 167

168 odehrávají v horském masivu. V těchto případech je vhodné prostorové či alespoň plošné zobrazení naměřených hodnot v závislosti na čase. Hlavním cílem monitoringu (kontrolního sledování) v geomechanice je kontrola chování horninového masivu, odrážejícího vliv antropogenních (nebo přírodních) faktorů hornické činnosti na jeho stabilitu, přetváření, porušování apod. Je samozřejmostí, že výsledky kontrolního sledování tvoří významný informační zdroj pro okamžité i dlouhodobé hodnocení a prognózu chování sledovaného horninového systému. Využití principů inverzní analýzy a na jejím základě získání objektivnější charakteristiky mechanických a stavových parametrů systému, dává možnost významného zpřesnění prognózních výstupů příslušného matematického modelu úlohy. To vše pak umožňuje stanovit limitní (mezní) parametry měřených veličin (posuny, deformace, napětí apod.), označované jako parametry tzv. varovných stavů systému. Filozofie varovných stavů vychází z představy a poznání, že bezpečnost a spolehlivost díla (interakce horninový masiv umělá konstrukce nebo zásah) je možno charakterizovat těmito limitními hodnotami mechanického chování, při jejichž dosažení může nastat změna v celkovém projevu systému (hlavně se jedná o anomální geomechanické jevy), může dojít k ohrožení bezpečnosti lidí, technologických zařízení apod. Stanovení parametrů varovných stavů je záležitostí komplexní, vyžadující velmi přesné a odpovědné posouzení vlivu a podílu měřených hodnot na celkový mechanický projev a časový vývoj chování horninového masivu a stanovení takových mezních hodnot, které skutečně indikují dosažení určitého stupně nebezpečí. Tento postup obvykle vyžaduje aplikovat a formulovat odstupňované varovné situace, při jejichž dosažení (indikováno kontrolním sledováním) je uveden do chodu předem připravený systém řízení práce a činností, zabraňující havárii nebo ohrožení pracovníků. Složitý mechanický systém horninového masivu a jeho zjednodušený deterministický model přitom vyžadují průběžné upřesňování vstupních parametrů modelu a více méně permanentní interpretaci získaných výsledků. Účinným nástrojem k objektivizaci rozhodnutí je přitom právě inverzní analýza. 168

169 18 Průtrže uhlí a plynů 18.1 Úvod Průtrž uhlí a plynu Z geologických fenoménů, predisponujících vznik průtrží uhlí a plynů, byla popsána funkce pokryvných útvarů (převážně nepropustné Ca vápence, slínovce apod.), které téměř dokonale zakonzervovaly karbonské pohoří a tím zamezily úniku plynu z karbonských slojí. Proto byl největší počet průtrží evidován v primární fázi otvírky ložiska, postupem do větší hloubky počet průtrží výrazně poklesl. Dalšími výraznými fenomény, které predisponují vznik průtrží uhlí a plynů, jsou: tektonika, stupeň prouhelnění a průvodní litologie. Za průtrž uhlí a plynu se považuje prudký výhoz alespoň půl tuny uhlí z uhelné sloje do důlního díla spojený s náhlou velkou exhalací plynů (CH 4, CO 2, N 2, H 2 ). Zároveň dochází ke vzniku kaverny nebo plynových cest, jimiž uvolněný plyn unikal, a k usazení jemného uhelného prachu na výztuži a výstroji důlního díla. Při průtrži může rovněž dojít k poškození výztuže, výstroje a zařízení důlního díla a k dočasné změně proudění větrů. Obr. 18.1: Schéma vzniku průtrže uhlí a plynů - PUP Obr. 18-2: Ražená chodba zasypaná uhelnou drtí při PUP Příznaky průtrže uhlí a plynu Za příznak průtrže uhlí a plynu považujeme některé z těchto jevů, pokud jsou doprovázeny náhlou, zvýšenou exhalací metanu: - prudký výhoz menšího množství uhlí než půl tuny, - viditelné vytlačování uhlí z pilíře, - náhlý zvýšený tlak na výztuž, - rány různé intenzity ve sloji a v horninovém masívu, 169

170 - pulzovité vyfoukávání drtě z vrtů, - vytlačování soutyčí z vrtů a svírání soutyčí za současného praskání ve sloji. Všechny zaznamenané případy průtrží jsou vázány na zóny oslabení horského masivu. Činitelé ovlivňující vznik průtrží: a) Přírodní podmínky: - stupeň prouhelnění je jedním z nejvýznamnějších faktorů, především skoky v prouhelnění v jednotlivých prouhelňovacích stadiích jsou spojeny s výraznou produkcí metanu. Produkce metanu se při prouhelňovacích skocích pohybuje v rozpětí m 3 na tunu uhlí. Stupeň prouhelnění má zásadní vliv na fyzikálně-chemické vlastnosti uhlí, což výrazně ovlivňuje jeho sorpční vlastnosti a schopnost kumulovat energii. - geologické uložení (vrásy, ohyby, sedla, polostrmé a strmé uložení), - tektonické porušení, - snížená pevnost uhelné hmoty, - hloubka uložení (s hloubkou uložení četnost průtrží klesá), - změny mocnosti (nejnebezpečnější jsou stlaky). b) Technickoprovozní vlivy: - nejintenzivnější průtrže vznikají těsně před nafáráním sloje nebezpečné průtrží otvírkovým překopem, - častým impulsem k vyvolání průtrže je trhací práce, - nejčastějšími místy průtrží jsou ražby chodeb a prorážek. Zařazení slojí a důlních děl Dle nebezpečí vzniku průtrže je každá sloj o mocnosti 20 cm a více zařazena do: - 2. stupně nebezpečí průtrží uhlí a plynu, - 1. stupně nebezpečí průtrží uhlí a plynu, - nebo je Bez nebezpečí průtrží uhlí a plynu. Sloje zařazené do 1. nebo 2. stupně nebezpečí průtrží uhlí a plynu označujeme společným názvem: Sloje s nebezpečím průtrží uhlí a plynu. Důlní díla vedená ve slojích s nebezpečím průtrží uhlí a plynu označujeme společným názvem: Důlní díla s nebezpečím průtrží uhlí a plynu. Porub musí být zařazen v takovém stupni nebezpečí průtrží, který odpovídá nejvyššímu stupni nebezpečí, do kterého je zařazeno některé z přípravných děl, které jej ohraničují. Obr. 18-3: Schéma porubu a způsob zařazení dle nebezpečí PUP Důlní dílo v účinně nadrubané nebo podrubané ploše je vedeno ve stupni Bez nebezpečí průtrží uhlí a plynu. 170

171 18.2 Způsob práce v uhlí ve slojích s nebezpečím průtrží V uhlí se smí vrtat jen rotačním způsobem s výjimkou případu, kdy se sloj převrtává přes horninový celík o tloušťce nejméně 2 metry. V uhelné sloji v čelbě a v porubu je zakázáno používat sbíjecí kladiva. Tato lze použít jen ke zřizování hnízd pro výztuž, obtrhání uvolněných kusů uhlí a hornin a k rozbíjení volných kusů horniny. Při vrtání odlehčovacích vrtů v čelbě raženého díla musí být ovládání vrtné soupravy umístěno minimálně 15 metrů od ústí vrtu. V porubu je ovládání vrtné soupravy umístěno minimálně 5 metrů od ústí vrtu, ale proti směru průchodního větrního proudu. Zaměstnanci musí mít při této činnosti sebezáchranné přístroje na sobě, popř. na dosah ruky. Při vrtání odlehčovacích vrtů musí být pracovníci chráněni ochranným závěsem (obr. 18-4). Obr. 18-4: Vrtání odlehčovacího vrtu s ochranným závěsem 18.3 Bezpečnostní zařízení a pomůcky Bezpečnostní zařízení a pomůcky z hlediska protiprůtržového boje a jejich umístění na pracovišti: Na začátku raženého důlního díla je umístěn kombinovaný ventilátor s možností automatického přepnutí z elektrického na vzduchový pohon. U vzduchového pohonu pak musí být umožněna regulace jeho výkonu. Ovládání této regulace musí být viditelně označeno (obr. 18-5). Obr. 18-5: Regulační ventil vzduchového ventilátoru s označením 171

172 Pro případ mimořádné události je zde také umístěna merkaptanová ampule (obr. 18-6) a tlačítko pro havarijní vypnutí elektrozařízení (obr. 18-7). Obr. 18-6: Merkaptan Obr. 18-7: Havarijní vypínání el. proudu Po vstupu do raženého díla se ve vzdálenosti do 100 metrů od čelby nachází druhé havarijní vypínání elektrické energie (obr. 18-8) a následně také osvětlení místa ve vzdálenosti metrů od čelby, tzv. únikové světlo (obr. 18-9). Důležité je i udržování dobrého stavu záchranné cesty z pracoviště, kdy do vzdálenosti 50 metrů od čelby se smí ukládat pouze materiál pro vyztužování a větrání, a to na dobu maximálně 24 hodin. Obr. 18-8: Druhý vypínač el. proudu Obr. 18-9: Únikové světlo Vlastní pracoviště čelby musí být osvětlené; zdroj světla nesmí být závislý na přívodu elektrické energie na čelbu (světlo na vzduchový pohon; obr ). Poblíž musí být umístěny pomůcky a zařízení pro protiprůtržovou prevenci a prognózu, tzn. speciální sonda na měření tlaku plynu včetně zápisníku naměřených hodnot, zařízení pro vrtání prognózních vrtů a nabijáky pro nabíjení vrtů pro odlehčovací trhací práci. 172

173 Obr : Vzduchové osvětlení Obr : Čidlo na metan Nedílnou součástí vybavení pracoviště je i kontinuální metanoměrné čidlo (obr ) s vyvedením hodnot na dispečerské stanoviště, které je umístěno ve vzdálenosti do 3 metrů od čelby. V porubech musí být mimo předepsaná zařízení pro protiprůtržovou prevenci a prognózu zajištěna možnost vypnutí elektrického proudu vypínacími místy na obou koncích porubu, a dále pak v porubu ve vzdálenosti ne větší než 20 metrů od sebe. Obr : Vypínací a signalizační zařízení v porubu 18.4 Opatření na ochranu proti průtržím uhlí a plynu - prognóza Prognóza průtrží uhlí a plynu se provádí v uhelné sloji. Na dole s nebezpečím průtrží hornin a plynů se používá: - lokální prognóza - prognóza při otvírce - a průběžná prognóza. Lokální prognóza Lokální prognóza se používá pro zařazování a přeřazování uhelných slojí a důlních děl z hlediska nebezpečí průtrží a dále k ověření stupně nebezpečí důlních děl. Mezi metody lokální prognózy patří: - testy lokální prognózy - a speciální dlouhé prognózní vrty. 173

174 Testy lokální prognózy provádíme v raženém díle nepřetržitě před každou zabírkou v úseku minimálně 30 metrů. V testovaném úseku nesmí být uplatňována žádná z metod protiprůtržové prevence s výjimkou otřasné trhací práce pro zjištění mezních hodnot pro tuto práci. Speciální dlouhé prognózní vrty se používají k určení náchylnosti sloje k průtržím a jejich délka je zpravidla 6 až 8 m. Obr : Vrtání prognózního vrtu Obr : Vkládání měřicí sondy Když se překopní ražba přiblíží ke sloji s nebezpečím průtrží na vzdálenost tří metrů, zahájíme prognózu při otvírce. Pro tuto prognózu použijeme minimálně 2 prognózní vrty, orientované dle zjištěné polohy sloje. Délka prognózních vrtů je 3 metry, přičemž měření je prováděno přes kamenný celík, který odděluje sloj od čelby raženého díla. Při průběžné prognóze, která se používá k ověření stavu uhelné sloje v předpolí důlního díla a k posouzení možnosti vzniku průtrže při ražení nebo dobývání, použijeme předepsaný počet prognózních vrtů o délce 3 metry. Jejich vrtání je prováděno ručně, bez výplachu. V prognózním vývrtu v hloubce 2,8 až 3 metry je bez přerušení vrtání odebírána uhelná drť do sítka (obr ). Drť je pak přeseta a uzavřena do odměrné nádobky desorbometru, ve kterém po dobu 35 sekund probíhá měření počáteční rychlosti desorpce (obr ). Do odvrtaného prognózního vrtu je vložena měřicí sonda a po dobu minimálně 4 minut, vždy však do ustálení hodnot, je měřen ukazatel tlaku plynu. Výsledné hodnoty jsou následně zapsány do záznamníku. Prognózní měření v důlních dílech s nebezpečím průtrží uhlí a plynu mohou provádět jen zaměstnanci zvlášť pro tuto činnost určení a s předepsanou praxí ve vedení důlních děl. Musí být vyškoleni a přezkoušeni komisí organizace. Obr : Odebírání vzorku během vrtání Obr : Měření desorbometrem 174

175 Obr : Měřicí sonda Při naměření nadkritických hodnot průběžné prognózy musí být provedena otřasná trhací práce. Nutnost provedení otřasné práce V porubu: - počáteční rychlost desorpce 1,5 cm³ /10g za 35s; - nebo tlak plynu 150 kpa; V raženém díle: - počáteční rychlost desorpce 2,5 cm³ /10g za 35s; - nebo tlak plynu 250 kpa. Pokud je sloj rozdělena na lávky s celistvým proplástkem mocnějším než 10 cm, musí být vývrty situovány v každé lávce o mocnosti větší než 20 cm. Jestli některý z vývrtů nedosáhl požadované délky, musí být nahrazen jiným, provedeným paralelně v jeho blízkosti, ne však blíže než 50 cm. Pro průběžnou prognózu v raženém důlním díle musí být provedeny nejméně 2 vrty do předpolí díla pod úhlem přibližně 30 stupňů od jeho podélné osy a co nejblíže jeho boků. Prognóza v ražbách V ražbách v prvním stupni nebezpečí průtrží se průběžná prognóza provádí: - vždy po postupu díla o 6 metrů a alespoň 1 krát za 24 hodin před vrtáním vývrtů na zabírku, - v místě tektoniky před každou zabírkou. V ražbách ve druhém stupni nebezpečí průtrží se průběžná prognóza provádí vždy před vrtáním vrtů na zabírku. Prognóza v porubech V porubech v prvním stupni nebezpečí průtrží se průběžná prognóza provádí v místech trhací práce a v místě tektoniky: - po zahájení porubu, do dosažení 10 m směrného postupu, je interval měření nejvýše 24 hodin, - po dosažení 10 metrů směrného postupu se měření musí opakovat vždy po postupu porubu 10 metrů a alespoň 1 x za 72 hodin. V porubech ve druhém stupni nebezpečí průtrží se průběžná prognóza provádí: - vždy před každou trhací prací s výjimkou výklenků do vzdálenosti 3 metrů od porubních chodeb, pokud je řádně vyvinutý zával, - v místech geologických změn při postupu porubu nejvýše 3 metry, - každých 10 metrů postupu porubu po celé jeho délce s roztečí vývrtů nejvýše 10 metrů. 175

176 18.5 Opatření na ochranu proti průtržím uhlí a plynu - prevence K metodám prevence, které zabraňují vzniku průtrží, patří: - účinné nadrubání nebo podrubání sloje ochrannou slojí, - zavlažování uhelné sloje, - odlehčovací trhací práce, - a odlehčovací vrty. Za další vhodná opatření zabraňující průtrži při vedení důlních děl je považováno: - udržování rovné čelby nebo přímé linie v porubech, - dobývání úzkými pokosy, - řízení vývinu závalu, - degazace uhelné sloje Prevence nadrubání a podrubání K účinnému nadrubání dojde v případě, kdy se vyrubaná ochranná sloj nachází ve vzdálenosti maximálně 40 metrů nad slojí, kde provádíme hornickou činnost (obr ). K účinnému podrubání dojde v případě, kdy se vyrubaná ochranná sloj nachází ve vzdálenosti maximálně 70 metrů pod slojí, kde provádíme hornickou činnost (obr ). Obr : Schéma účinného nadrubání a podrubání Prevence zavlažování uhelné sloje Zavlažování uhelné sloje se provádí především v porubech a spočívá v zavlažení: - dlouhými vrty z porubních chodeb, - a čelními vrty do pilíře. Při vrtání dlouhých zavlažovacích vrtů z porubních chodeb postupujeme tak, aby předstih zavlažení před porubní frontou byl nejméně 30 metrů. Délka vrtů je závislá na tektonických podmínkách. Před zavlažením musí být vrty řádně utěsněny do hloubky nejméně 5 metrů. Vrty se zhotovují s roztečí max. 10 metrů a je nutno dbát na jejich rovnoběžnost uvnitř bloku. Za účinně zavlažené pásmo se považuje úsek pokrytý délkou zavlažených vrtů, zvětšený o 5 metrů (obr ). Při zavlažování čelními vrty volíme jejich délku, počet a rozmístění tak, aby byla zajištěna zóna sníženého napětí nejméně 3 metry před porubní frontou. Vrty se zhotovují s roztečí maximálně 6 metrů a délka komory pro zavlažení musí být nejméně 1 metr (obr ). Zavlažování uhelné sloje lze aplikovat jako prevenci proti vzniku průtrží i při ražení dlouhých důlních děl. Pro všechny druhy zavlažování platí, že množství vody potřebné k zavlažení je 176

177 nejméně 10 litrů na 1 metr krychlový rostlého uhlí. O provedeném zavlažení musí být vedena předepsaná dokumentace. Obr : Zavlažování porubního bloku pomocí dlouhých protisměrných vrtů Obr : Zavlažování porubního bloku pomocí čelních vrtů Prevence - odlehčovací trhací práce v uhlí Odlehčovací trhací práce v uhlí je bezvýlomová trhací práce, jejímž cílem je snížit nebezpečné napětí v předpolí důlního díla. Je vhodná jako prevence pro dlouhá důlní díla i poruby. Při jejím provádění je nutno dbát na to, aby byly všechny nálože ve vývrtech umístěny ve stejné hloubce. Počet vývrtů, jejich délku a rozmístění volíme tak, aby bylo vytvořeno pásmo sníženého napětí nejméně 3 metry v předpolí důlního díla. Takové pásmo musí být vytvořeno i do vzdálenosti nejméně 1 a půl metru od boků přípravného díla. K odlehčovací trhací práci lze využít i vývrtů původně určených pro průběžnou prognózu. Při odpalování náloží je k jejich iniciaci nutné použít elektrické rozbušky stejného časového stupně. 177

178 Současné odpalování náloží pro odlehčovací trhací práci a náloží pro výlomovou trhací práci lze použít pouze při ražení chodeb a prorážek. Přitom je nutné pro všechny nálože odlehčovací trhací práce použít elektrických rozněcovadel nejnižšího časového stupně a pro výlomovou trhací práci pak použít elektrická rozněcovadla nejméně o dva časové stupně vyšší. Délka ucpávky je nejméně 1 metr, přitom vodní ucpávka v obalech musí být zhotovena minimálně ze čtyř dílů. Po čekací době v délce nejméně 30 minut provede střelmistr kontrolu úplnosti detonace náloží odlehčovací trhací práce. O provedení každé odlehčovací trhací práce musí být veden záznam Prevence - otřasná trhací práce Specifickým druhem trhací práce je otřasná trhací práce. Jejím účelem je vyvolat seismický efekt, následkem kterého může dojít k průtrži v době, kdy jsou zaměstnanci v bezpečném místě. Celková nálož každé zabírky musí být odpálena najednou, přičemž čekací doba po odstřelu je nejméně 30 minut. Otřasná trhací práce musí být provedena vždy, pokud: - byly naměřeny nadkritické hodnoty průběžné prognózy, - nebylo možno provést průběžnou prognózu, - na pracovišti došlo při vrtání vývrtů pro měření ukazatelů k příznakům průtrže. Při otřasné trhací práci v důlních dílech s nebezpečím průtrží uhlí a plynů se musí dodržet dále tyto podmínky: - směnový technik musí před začátkem vrtání posoudit vhodnost rozmístění vývrtů a být přítomen při jejich nabíjení a při jejich odpalu. Vývrty v průvodních horninách smějí být vrtány až po odvrtání všech vývrtů v uhlí, - před odpálením náloží musí být odvolání všichni pracovníci z raženého důlního díla bez ohledu na jeho délku nebo z porubu a z dalších důlních děl po směru průchodního větrního proudu až do konce samostatného větrního oddělení, - místo odpalu a místo pro bezpečný úkryt pracovníků musí být nejméně 10 m ve vtažném větrním proudu před porubem nebo vyústěním separátně větraného důlního díla do průchodního větrního proudu, přitom však nejméně 200 m od místa odstřelu, - pokud se ve vzdálenosti nejméně 200 m od místa odstřelu v raženém separátně větraném důlním díle zřídí bezpečný úkryt pro pracovníky, a to buď přetlaková komora nebo výklenek vybavený potřebným počtem dýchacích přístrojů napojených na rozvod stlačeného vzduchu, lze místo odpalu umístit do tohoto úkratu Prevence - odlehčovací vrty Další metodou prevence je vrtání odlehčovacích vrtů. Tyto vrty mají průměr 80 až 200 mm a jsou vrtány rotačně s použitím spirálového soutyčí. Cílem této prevence je zajištění dostatečné a souvislé zóny sníženého napětí v předpolí důlního díla. Zóna sníženého napětí se stanoví podle nejkratšího odlehčovacího vrtu, který zónu tvoří, a je rovna délce vrtu, zkrácené o 5 metrů. Počet vrtů, jejich délku a rozmístění volíme tak, aby bylo vytvořeno pásmo sníženého napětí nejméně 5 metrů v předpolí důlního díla. Takové pásmo musí být vytvořeno i do vzdálenosti nejméně 1 a půl metru od boků přípravného díla. Pro vrtání odlehčovacích vrtů musí být zpracován samostatný technologický postup a o výsledcích vrtání musí být vedeny záznamy. Při vrtání odlehčovacích vrtů delších než 5 metrů musí být dodržována tato opatření: - ovládání vrtné soupravy musí být ve vzdálenosti nejméně 15 metrů od ústí vrtu, - během vrtání se nesmí nikdo zdržovat v okruhu 15m od ústí vrtu s výjimkou zavrtávání, výměny soutyčí a kontroly vrtné soupravy, 178

179 - zaměstnanci provádějící vrtání musí mít izolační sebezáchranný přístroj na sobě nebo maximálně na dosah ruky, - v ohrožené oblasti musí být vypnut elektrický proud a odvoláni všichni nezúčastnění zaměstnanci, - a konečně osádka musí být při vrtání chráněna zapažením pilíře nebo ochrannými kryty u ústí vrtů proti mechanickým účinkům vyvrženého uhlí. Obr : Schéma vrtání odlehčovacích vrtů - čelba Obr : Schéma vrtání odlehčovacích vrtů porub s příznivou prognózou PUP Obr : Schéma vrtání odlehčovacích vrtů porub s nepříznivou prognózou PUP 179

180 Účinnost všech preventivních opatření proti vzniku průtrží musí být kontrolována průběžnou prognózou. V porubech, v úsecích s nízkou mocností sloje, kde nelze vrtat vývrty pro prognózu a prevenci, musí být vyuhlování prováděno bez přítomnosti osob. Předmětné úseky musí být označeny výstražnými tabulkami se zákazem vstupu v době vyuhlování První zásah při vzniku průtrže Objeví-li se příznaky průtrže nebo dojde-li k ní, musí všechny osoby ihned opustit pracoviště. V ohrožené oblasti musí být okamžitě vypnuta elektrická zařízení a vzniklá situace musí být nahlášena na dispečink. Osádka musí provést měření metanu vystupujícího z díla a regulovat větrání tak, aby v průchodním větrním proudu nepřesáhla koncentrace metanu 2%. K regulaci větrání se nesmí přistoupit, jsou-li se na čelbě zjištěny příznaky hoření. Rovněž se nesmí zastavit přívod stlačeného vzduchu do dolu. Pracoviště musí být zastaveno na dobu nejméně 4 hodin a označeno zákazem vstupu. Po uplynutí této doby musí vykonat prohlídku pracoviště četa báňských záchranářů Pohotovost báňských záchranářů Na dole s nebezpečím průtrží musí být ustavena stálá pohotovost báňské záchranné služby, včetně mechanika. Její úkoly, početní a profesní obsazení, rozsah činnosti a vybavení jsou určeny ve služebním řádu závodní báňské záchranné stanice. Obr : Nástup báňských záchranářů do akce 18.8 Šetření a záznamy o průtržích Příčiny každé průtrže nebo jejího příznaku šetří komise. Zpráva o výsledku šetření je spolu s náčrtkem vždy zaslána obvodnímu báňskému úřadu. Místo průtrže a jejího příznaku musí být vyznačeno v základní důlní mapě. Obr : Vyznačení místa průtrže na mapě 180

181 19. Důlní voda 19.1 Problematika vymezení pojmu Vymezení pojmu důlní vody je poměrně široké a legislativní aplikace jsou někdy značně složité. Hlavním kritériem, kterým lze důlní vody charakterizovat, je důlní prostor (ať již povrchový nebo hlubinný), do kterého všechny podzemní, povrchové a srážkové vody vnikly, a to bez ohledu na to, zda se tak stalo průsakem nebo gravitací z nadloží, podloží nebo boku nebo prostým vtékáním srážkové vody, a to až do jejího spojení s jinými stálými povrchovými nebo podzemními vodami. Přitom důlními prostorami jsou všechna důlní díla a dále vyrubané, zavalené nebo založené prostory v hlubinných dolech, prostory po vytěženém ložisku v lomu, hliništi nebo po těžbě štěrků a písků z vody (tj. u ložisek nerostných surovin těžených pod hladinou spodních vod, v aluviálních nivách nebo ze dna vodního recipientu). Důlní vodou jsou proto ty povrchové a podzemní vody, které vnikly do hlubinných nebo povrchových dolů, kamenolomů, hlinišť, štěrkoven a pískoven. Jsou to i doprovodné vody v těžených ropných a plynových ložiscích, které jsou součástí těžené nerostné suroviny, např. u ložisek zemního plynu a ropy, kdy jsou při jejich těžbě z ložiska vynášeny ložiskové kapaliny a důlní vodu lze vymezit až po separaci odtěžené suroviny ze směsi, nebo vody, které jsou používány ke vtláčení do ložiska, např. u solí, a zpět jsou čerpány ve formě solanky, nebo i roztoky vtlačované do horninového prostředí, sloužící např. k chemické těžbě uranových rud, ap Vliv hornin a jejich vlastností na stav podzemních vod Výskyt a chování vody v zemské kůře závisí na vlastnostech hornin. Je to především propustnost hornin, na níž závisí množství vody, které z povrchových vod pronikne do zemské kůry. I když rozeznáváme horniny propustné a nepropustné, není (pokud jde o pronikání vody) toto rozdělení zcela spolehlivé. Vedle typicky propustných hornin, jakými jsou horniny nesoudržné (písky, štěrky), jsou horniny kompaktní, nepropustné (vyvřelé horniny, pevné jílové břidlice apod.), které se však rozpukáním stávají propustnými. Pojem propustnosti není absolutní, nýbrž závisí na řadě okolností, které mají vliv na charakter hornin (horské a důlní tlaky, tektonická činnost) a v neposlední řadě také na tlaku, jemuž je podrobena voda. Pórovitost horniny je dána drobnými dutinkami v hornině. Vyjadřuje se v procentech, které jsou poměrem mezi objemem průlin a celkovým objemem horniny. Pórovitost písku je mezi 33 až 42 %, drobného štěrku mezi 24 až 38 %. Kapilarita hornin je způsobena velmi jemnými trubičkami (kapilárami), v nichž kapalina vzlíná proti úrovni hladiny vody. Jde o molekulární síly a vysvětluje se jimi schopnost některých hornin nasávat vodu zdola, proti tíži zemské, až do výše několika metrů. Nasáklivost je schopnost horniny vodu vstřebat a udržet. Vyvřelé a pevné usazené horniny mají nasáklivost asi 1 %, jíly a písčité hlíny 30 až 50 %, písky 36 až 42 % objemových. Hygroskopičnost je schopnost horniny přijímat vodní páru z atmosféry a hromadit ji v průlinách. Některé jíly mají hygroskopičnost 2 až 4 % objemová. Bobtnavost je obecně definována jako schopnost horniny zvětšovat svůj objem přijímáním vody. Vyznačuje se: - zvětšením objemu horniny, - tlakem při bobtnání, - zvětšením vlhkosti horniny, - růstem plasticity vlivem narůstání hydratace, - snížením odolnosti horniny proti vnějším silám. 181

182 Další významnou vlastností hornin je rozpustnost, která způsobuje, že v některých dolech (solných, draselných), jsou nutná zvláštní opatření proti pronikání vody. Podle stupně vyvinutosti uvedených vlastností mohou být důležitější horniny charakterizovány takto: pískovce jsou většinou dobře stmeleny, takže v neporušené formě můžou být nepropustné. Většinou jsou však prostoupeny trhlinami, takže vodu propouštějí. Po nasáknutí vodou se zmenšuje jejich pevnost, jílovité a písčité břidlice v celistvém stavu jsou nepropustné. Čím jsou pevnější, tím více bývají prostoupeny trhlinami a stávají se propustnými, vápence udržují vodu v puklinách tektonického původu, a voda v nich často vyluhovala dutiny, v nichž se zdržuje, sloje černého uhlí mají většinou vodu puklinovou, sloje hnědého uhlí bývají vodonosné v celém rozsahu. Horniny skalního podkladu, ať usazené, vyvřelé nebo metamorfované, bývají nepropustné, ale jsou pokryty nánosy a pokryvnými horninami mladších geologických dob. Ty pak mohou mít vydatné vodonosné horizonty. Obr. 19-1: Průsak povrchové Obr. 19-2: Město Most roku 1985 průval kuřavky do vody důlních děl šachty Anna a následný propad povrch V podzemí mohou být vody jak v horninách nánosů, tak v horninách skalního podkladu. Vodní srážky vsakují do nánosových hornin tak hluboko, až narazí na nepropustné vrstvy. Pak vzniká vodonosný nebo zvodnělý horizont (obr. 19-1). Voda v prvním vodonosném horizontu pod zemským povrchem se nazývá spodní voda. Její stav není stálý, závisí na velikosti vodních srážek, a má proto roční nebo sezónní výkyvy. Ve zkoumaném období mluvíme pak o vysokém nebo nízkém stavu spodní vody. Hlavním zdrojem podzemní vody jsou atmosférické vodní srážky, a tedy povrchové vody, které se nazývají vadózní. Jejich vznik vysvětluje tzv. infiltrační, čili vsakovací teorie. Příkladem jsou mohutná podzemní jezera vod infiltrovaných do tzv. detritů v ostravskokarvinském revíru (obr. 19-3). Tekoucí písek, v hornictví označován jako kuřavka (v Ostravsko-karvinském uhelném revíru se těmto tekutým pískům říká detrity), jsou písky tvořené směsí křemene, živce, augitu aj., jsou nasycené vodou (obsah vody %) a mají vysoký podíl jílovitých částic s vysokou přilnavostí. V Ostravsko-karvinském uhelném revíru detrity obsahují i velké množství metanu. Kuřavky se vyskytují v nadloží i podloží hnědouhelných slojí a vytvářejí 182

183 protáhlé čočkovité útvary v jedné nebo několika vrstvách. Voda je zde někdy pod značným artéským tlakem, který může způsobit průval do důlního díla s následným zatopením a zaplavením jemným horninovým materiálem. Největší nebezpečí průvalu kuřavky hrozí při závalu porubů. Intenzita průvalu může být různá, někdy zatopí jen přilehlé důlní chodby, jindy celý důl. Dalším negativním jevem je propad terénu v místě, odkud se tekuté písky uvolnily, obzvláště pokud těžba probíhá poblíž obydlené oblasti (obr. 19-2). Obranou v hlubinných dolech je stavba protikuřavkových uzávěr a odvodnění kuřavek v předstihu, zpravidla pomocí vrtů Rozdělení dolů z hlediska ohrožení přítoky a průvaly vod Doly z tohoto hlediska se rozdělují na dvě kategorie: - doly bez nebezpečí průvalu vod, - doly s nebezpečím průvalu vod. Důl s nebezpečím průvalu vod je důl, ve kterém byly zjištěny zvodnělé horizonty nebo ve kterém byla zjištěna stará důlní díla, jež nejdou spolehlivě odvodnit, nebo důl, u kterého morfologie povrchu vytváří předpoklad ke vzniku nebezpečné povodňové vlny ohrožující podzemí dolu. Rovněž je to důl, ve kterém již k průvalu došlo nebo který se nachází ve stejných nebo obdobných podmínkách jako sousední důl, ve kterém k průvalu došlo. Před zahájením vedení důlních děl musí být k zajištění bezpečnosti práce a provozů před průvaly vod příslušná část území v potřebném rozsahu prozkoumána z hlediska hydrogeologických a plynových poměrů. Při zjištění zvodnělých nebo plynonosných horizontů musí být co nejúplněji ověřeny jejich fyzikálně mechanické a hydraulické parametry a sledován mechanismus vod a plynů v rozsahu potřebném pro navržení vhodných bezpečnostních opatření a určení účinného způsobu jejich včasného odvodnění, případně odplynění. Podrobně musí být dokumentován i způsob likvidace průzkumných důlních děl a vrtů. U vrtů delších než 150 m musí být změřena jejich odchylka od projektované osy. Obr. 19-3: Dobývací prostor s nebezpečím průvalu vod Zvodnělé horizonty: - vodní toky a nádrže na povrchu, - vrstvy tekutých písků a kuřavky, - detrity (na kontaktu karbonu s miocenním příkryvem se střídají vrstvy písku a štěrku napájené vodou s CH 4 a CO 2 ), - zvodnělé vrstvy porézních a nezpevněných hornin, - zvodnělé tektonické poruchy, 183

184 - zatopená důlní díla, - nesprávně likvidované vrty. Obr. 19-4: Vodní přítoky při provádění hornických prací 1 Oblast spodních vod, 2 Detrity (zvodnatělé štěrky, rozhraní karbonu a miocenu), 3, 4, 5, 6, 7, 9, 10 V puklinovém systému pohoří se mohou objevit přítoky napjatých vod, 8 Zvodnělá tektonika může být zdrojem napjatých vod. Obr. 19-5: Vodní přítoky při provádění hornických prací A B Uhelná sloj; C D Vytěžený úsek sloje; Porušení pohyb zvětšená propustnost hornin v oblasti CFE a DGH; E H Pokles horizontu. Největší porušení rovnováhy podzemních vod vzniká při dobývacích pracích, zejména při dobývání mocných ložisek na zával (obr. 19-5). Dobývání mocných slojí může ohrozit termální prameny (které se můžou objevit v dole jako přítoky; hornickou činností však časem zaniknou), povrchové toky a nádrže. Podpovrchové dobývání může být vážně ohroženo při povodních. Dobývání se zakládkou účinky zmírňuje, ale neodstraňuje. 184

185 Obr. 19-6: Vznik depresního kužele při hloubení nebo kolem studny v sypkých zvodnělých horninách Koryta vodních toků můžeme přemístit, vodní nádrže zasypat, detrity a zatopené stařiny odvodnit a vyčerpat a vrty bezpečně zlikvidovat. Pokud se tato opatření neosvědčí, nezbývá, než pro nebezpečné objekty vymezit ochranné pilíře (ohradníky) Ochrana proti náhlému přítoku povrchových vod Ústí důlních děl na povrch a ústí vrtů z povrchu musí být zajištěna proti náhlému vniknutí povrchové vody do podzemních důlních děl. Pod povrchovými toky nebo vodními nádržemi musí být stanoven ochranný pilíř. Pro ochranu před průvaly vod ze zvodnělých nebo plynonosných horizontů nebo zatopených důlních děl musí být určen OBC- orientační bezpečnostní celík nebo OC ochranný celík. Celík musí mít takovou mocnost, vlastnosti a prostorovou polohu, aby z hlediska uvedeného nebezpečí zajišťoval bezpečnost práce a provozu. OBC se stanoví pro nedostatečně prozkoumané zvodněné nebo plynonosné horizonty a pro zatopená důlní díla, jejichž poloha není přesně známá. OBC schvaluje a hornické práce zde povoluje OBÚ. V OBC nesmí být prováděny dobývací práce. Důlní díla ražená v OBC, pokud jejich bezpečnost není zajištěna jinými důlními díly, musí být při ražení zajišťována vrty dle projektu. OC se stanoví pro dobře prozkoumané zvodněné nebo plynonosné horizonty a pro známá zatopená důlní díla. OC schvaluje OBÚ. V OC jsou hornické práce zakázány Opatření pro vedení důlních děl v oblasti zvodnělých horizontů Pro bezpečné vedení důlních děl ve zvodnělých horizontech a jejich okolí, v blízkosti tektonických poruch a kaveren, zatopených důlních děl, povrchových toků a vodních nádrží, vrtů zaplněných vodou nebo hydraulicky spojených se zvodnělými horizonty a podobných zdrojů nebezpečí je nutno učinit potřebná bezpečnostní opatření. Tato opatření, včetně záchranných cest, musí být na dole s nebezpečím průvalu vod řešena projektem schváleným závodním dolu a posouzeným znalcem. Projekt musí řešit způsob a postup odvodňování, včetně čerpání vod, a určit kritéria pro posouzení odvodněné oblasti 185

186 a dále určit bezpečnostní opatření pro přibližování k zatopeným důlním dílům, zvodnělým horizontům, vodotečím a nádržím vod, pokud je nebylo možné odvodnit. Před zahájením dobývání musí být zvodnělé stařiny ohrožující bezpečnost pracujících a důlního provozu odvodněny. Pokud nelze tyto stařiny odvodnit, musí být stanoven bezpečnostní celík. Obr. 19-7: Bezpečnostní pásmo vrtu Pro ochranu před průvaly vod z vrtů musí být stanoveno bezpečnostní pásmo. Tato pásma musí být vyznačena v základních důlních mapách (obr. 19-7). Pro vedení důlních děl v tomto pásmu musí být stanovena zvláštní bezpečnostní opatření, která musí být součástí technologického postupu. Zjistí-li se zdroje nebo místa s nebezpečím průvalu vod, je nutno další práce zastavit až do ověření, zda určená bezpečnostní opatření odpovídají zjištěným poměrům a zajišťují bezpečnost práce a provozu. Přiblíží-li se pracoviště k místu s nebezpečím průvalu vod na vzdálenost stanovenou TP, musí být pro další vedení důlních děl určen stálý dozor. Objeví-li se v důlním díle příznaky průvalu vod, musí být práce zastavena, důlní dílo podle možnosti zajištěno a pracovníci z tohoto a dalších důlních děl, kterým hrozí nebezpečí, ihned odvoláni. V části dolu s nebezpečím průvalu vod musí být zřízeno vhodné návěštní zařízení, kterým budou pracovníci v ohrožené části dolu upozorněni na nebezpečí průvalu vod a jeho příznaky. Vhodným návěštním zařízením se rozumí např. telefonické spojení se stanovištěm dispečera, případně doplněné o zvukovou, světelnou nebo merkaptanovou signalizaci. S funkcí zařízení musí být prokazatelně seznámeni všichni pracovníci pohybující se v ohrožené části dolu. U vrtu, z něhož lze očekávat průval vody, musí být bezpečně zajištěno jeho ústí a umožněno jeho okamžité uzavření (obr. 19-8). Obr. 19-8: Zajištění ústí vrtu 1 Vrtná tyč; 2 Cementace; 3 Úvodní kolona; 4 Ventil; 5 Vrtací souprava Vlastnosti důlní vody Pohlcování plynů v důlní vodě můžou být pohlceny tyto plyny: CO 2, CH 4, H 2 S a radon, které mohou být při průvalu vod z vody uvolňovány. V roce 1963 na Dole 186

187 Eduard Urx došlo k průvalu vod ze stařin ( m 3 ), ze kterých se uvolnil sirovodík. Devět horníků na následky otravy sirovodíkem zemřelo. Zachránil se jediný použitím sebezáchranného přístroje ZP 3; Odpařování vody zejména na úvodních třídách se snažíme minimalizovat odpařování vody a tím zamezit zvyšování relativní vlhkosti v důlním ovzduší; Agresivita vody voda prosakující pohořím se obohacuje rozpustnými látkami, které značně podporují korozi. V místech průsaků důlních vod je nutné kontrolovat stav výztuže. Agresivní voda způsobuje korozi potrubí. Potrubí z umělých hmot jsou však pro důlní podmínky nevyhovující. Kromě rozpustných látek je v důlní vodě obsaženo velké množství pevných částeček (např. křemičité písky), které je nutno před čerpáním odstředivými čerpadly z vody odstranit sedimentací; Napjatost vody v důlních uzavřených prostorách (vrty, stařiny, zvodnělé horizonty) je nutné předpokládat zvýšený tlak důlní vody. Orientačně lze stanovit, že desetimetrový sloupec vody vytváří tlak 100 kpa (v hloubce 100 m bude tlak vodního sloupce 1 MPa apod.). Snižování pevnosti hornin jak již bylo uvedeno, většina hornin vodu do sebe vstřebává (rozhoduje tlak vody a čas). Se zvětšujícím se obsahem vody v hornině se zmenšuje její pevnost. V místech průsaků vod často dochází k protržení stropu. Zavlažením těžkých stropů lze dosáhnou jejich pravidelnější zavalování Základní způsoby odvodňování dolů Odvodňováním dolů se rozumí odstraňování důlních vod z důlních prostor Odvodňování hlubinných dolů Odvodňování jam a štol O odvodňování při hloubení bylo pojednáno v části 8. Hloubení jam. Hlubinné doly se odvodňují v zásadě trojím způsobem: Obr. 19-9: Základní schéma odvodňování hlubinných dolů a) Přímým čerpáním z jednoho nebo několika pater přímo na povrch (obr. 19-9a). Čerpadla a potrubí z nejnižších pater musí být počítána na vyšší tlaky až několik MPa. b) Přečerpávání vody vždy o jedno patro. Na každém patře se zřizují čerpací stanice (obr.19-9b). c) Při otvírce hlubinného dolu štolou (obr. 19-9c) se situuje odvodňovací štola co nejníže, aby rozsah odvodnění byl co největší. K odvodnění se může použít každé štoly (jako důlního díla), která ústí na povrch a má úklon k ústí Hlavní čerpací stanice Důl bez nebezpečí průvalů vod musí mít hlavní čerpací stanici s takovým výkonem, aby byl průměrný denní přítok důlních vod vyčerpán nejpozději za 16 hodin. Kromě toho musí 187

188 být v pohotovosti nejméně padesátiprocentní záloha výkonu, nejméně však jedno záložní čerpadlo o výkonu největšího používaného čerpadla. Hlavní čerpací stanice včetně záložního čerpadla musí mít nejméně tři čerpadla. Obr : Hlavní čerpací stanice Důl s nebezpečím průvalu vod musí mít schválen pohotovostní výkon hlavní čerpací stanice závodním dolu. V odůvodněných případech může být pro důl zřízeno více hlavních čerpacích stanic. Přívod elektrické energie pro hlavní čerpací stanici musí být zajištěn dvěma přívodními vedeními, z nichž každé musí zajišťovat provoz všech čerpadel, včetně záložních. U dolů s nebezpečím průvalů vod musí být zajištěn přívod ze dvou na sebe nezávislých zdrojů. Automatický provoz hlavní čerpací stanice je dovolen, pokud jsou dodrženy obecně platné podmínky dané 219 Vyhlášky č. 22/1989 Sb, a pokud: a) jsou čerpadla vybavena zařízením pro automatické spouštění a zastavení v určených mezích výšky vodní hladiny, b) bude v případě poruchy čerpadla automaticky zavodněno a spuštěno čerpadlo záložní, c) jsou chod čerpadel, poruchy a mimořádné stavy na čerpacím zařízení určeným způsobem signalizovány dispečinku nebo na jiné určené místo, d) je doba chodu čerpadel automaticky sledována Žumpovní chodby a výtlačná potrubí Obr : Hlavní čerpací stanice Žumpovní chodby se budují jako součást hlavních čerpacích stanic a slouží jako usazovací nádrže. Žumpovní chodba musí být v dole s velkým přítokem vody nebo s nebezpečím průvalu vody rozdělena na sací komoru čerpadel a na dvě sedimentační chodby, aby bylo možno vždy jednu čistit od usazeného kalu. Sedimentační chodby musí mít klesání 3 mm/m k sací komoře čerpadel. Obrázek 19-11: 1 napouštěcí místo; 2 bod 1 až 4 sedimentační chodba č. 1; 3 bod 1 až 5 sedimentační chodba č. 2; 4,5 přepady; 6 bod 4 až 5 čerpací nádrž; 7 čerpací stanice 2041; 188

189 Obr : Napouštěcí místo sedimentačních chodeb hlavní čerpací stanice Užitkový objem sedimentačních chodeb hlavní čerpací stanice musí být: - v dole bez nebezpečí průvalu vod rovný průměrnému přítoku za 32 hodin. V odůvodněných případech může závodní dolu povolit snížení užitkového objemu o 50 %, - v dole s nebezpečím průvalu vod je určen podle míry nebezpečí, nesmí však být menší než průměrný přítok za 32 hodin. Důlní vody musí být vyčerpány tak, aby byla vždy nejméně polovina užitkového objemu sedimentačních chodeb prázdná. Před vtokem do sedimentačních chodeb hlavní čerpací stanice musí být odkalovací jímka (obr ). Obr : Odkliz sedimentu ze sedimentační chodby Sediment je vzhledem ke své konzistenci nejvhodnější nakládat do vozů nakládačem a ve vozech vyklízet. Pro nakládku sedimentu se osvědčily staré přehazovací nakladače PPN 1S (obr ). Obr : Propoj požárního vodovodu s výtlačným potrubím Výtlačná potrubí hlavní čerpací stanice musí být nejméně dvě a každé z nich musí být dimenzováno tak, aby umožnilo vyčerpání průměrného denního přítoku důlních vod nejdéle za 12 hodin. Vhodné je mít připravený propoj požárního vodovodu s výtlačným potrubím. 189

190 Pomocné čerpací systémy V odlehlých částech důlního pole, zejména u podpatrového dobývání, kdy musíme čerpat vodu se značným výškovým rozdílem (často přesahujícím 100 m), zřizujeme pomocné čerpací stanice, kde shromažďujeme důlní vodu z dané oblasti Důlní čerpadla Čerpadla na pracovištích musí většinou čerpat vodu značně znečištěnou. Tuto vodu čerpáme kalovými čerpadly, které mají většinou výtlak jen několika metrů, maximálně desítek metrů. Čerpadla, která jsou schopna zvládnout na výtlačné straně výškový rozdíl přesahující stovky metrů, musí mít zpravidla čistou vodu, zbavenou hrubých nečistot. Jedná se většinou o vícestupňová odstředivá čerpadla. Důlní čerpadla lze rozdělit do těchto základních kategorií: - podle způsobu pohonu na vzduchová a elektrická, - podle způsobu použití na stabilní, mobilní a ponorná. Obr : Čerpadlo Nora Vzduchové mobilní čerpadlo typu Nora slouží k čerpání přítoku běžné provozní vody (značně znečištěné). Jeho provoz je automatický. Výtlačná schopnost čerpadla Nora je dána provozním tlakem vzduchu. Při provozním tlaku vzduchu 400 kpa je čerpadlo Nora schopno přečerpávat vodu s výškovým rozdílem až 30 m. Přečerpávaný objem vody se zmenšuje s narůstajícím výškovým rozdílem. Obr : Čerpadlo KDMU Obr : Plovákové elektrické čidlo Čerpadla elektrická ponorná, typ KDMU a PSZ 65 slouží k odčerpávání vody z jímek a zatopených prohlubní. Provoz je automatický a je spínán pomocí plovákového elektrického čidla. Výkon těchto čerpadel činí řádově stovky litrů za minutu s výtlačnou výškou kolem 20 až 30 metrů. 190

191 V důlním poli často musíme zřídit pomocný přečerpávací systém složený z odstředivého čerpadla, poháněného elektrickým motorem (obr ), a odkalovací nádrž provizorně nahradíme důlním vozem, ve kterém zhotovíme přepady (obr ). Obr : Pomocný přečerpávací systém Obr : Odkalovací vůz s přepady Pomocné čerpací stanice Čerpadla elektrická odstředivá mobilní typu VN3 a 80-CV-03 slouží k čerpání větších objemů vody ze sběrných nádrží. Výkon těchto čerpadel činí řádově stovky litrů za minutu s výtlačnou výškou až 200 metrů. Součástí pomocných čerpacích stanic jsou sběrné nádrže (Obr ). Obr : Vícestupňové odstředivé čerpadlo s elektrickým motorem Obr : Sběrná nádrž důlní vody Odstředivá čerpadla VN3 a 80-CV-03 vyžadují poměrně čistou vodu, proto se do sběrných nádrží dostane důlní voda jedině ze sedimentačních nádrží. Požadovanou čistotu lze ze sedimentačních nádrží získat průsakem vody přes filtrační stěnu (obr a 23). Obr a 23: Sedimentační nádrž s filtrační přepážkou 191

192 Odvodňovací stoky Odvodňovací stoky jsou nejjednodušší stavby v dole. Při velkých průtočných množstvích je nutno určit jejich rozměry výpočtem. Přípustné rychlosti závisí na vlastnostech hornin, různě odolných proti vymílání dna a boku stoky. Obr : Odvodňovací stoka v podzemí Nejlépe je přítok vody ihned svést do jímky a čerpat vodu do odtokového potrubí. Pokud musíme zřídit odvodňovací stoku, je nejvhodnější ji vybetonovat (obr ). Zejména na úvodních větrech je nutné odvodňovací stoky i sběrné čerpací jímky přikrýt a tím omezit odpařování vody. Pokud jsou přítoky důlní vody v různých místech důlního díla, vždy se snažíme vodu zachytit, případně i do provizorní stoky zhotovené z podélně rozpůleného potrubí o průměru minimálně 100 mm. Voda tekoucí po celé počvě má značnou odpařovací plochu a kluzká počva je velmi nebezpečná i pro chůzi Odvodňování povrchových dolů Spodní vody a atmosférické srážky se musí svádět do čerpací jímky nebo mimo lom stružkami, propustmi nebo vrty. Na řádné odvodnění dopravních tratí je třeba pamatovat zejména před nastávajícími mrazy, za jarního tání a za podzimních dešťů. K čerpání vody z lomu musí být v pohotovosti dostatečně výkonná čerpací zařízení. Lom se musí zabezpečit proti nebezpečí zátop při jarním tání nebo při značných atmosférických srážkách, a to zpravidla ochrannými hrázemi nebo dostatečně hlubokými odvodňovacími příkopy k odvedení vody mimo území lomu, zejména na těch okrajích, kde může voda stékat do lomu po svahu. Je-li v provozu lom v blízkosti přirozených vodních nádrží, musí se prozkoumat propustnost nadloží směrem k nim. Zjistí-li se, že při zamýšleném přiblížení lomu k nádržím by mohl být jeho provoz vzhledem k povaze nadloží a tlaku vody v nádržích ohrožen průvalem vody z nádrží, musí se zařídit jejich odvodnění. Je-li lom v blízkosti vodních toků, musí se prozkoumat propustnost nadloží směrem k nim. Zjistí-li se možnost prosakování vody z vodních toků, musí se jejich koryto utěsnit nebo přeložit. Obr : Zabezpečení povrchového dolu proti přítokům vody 192

193 20 Důlní záchranářství 20.1 Organizace a úkoly báňské záchranné služby Báňská záchranná služba Báňskou záchrannou službu tvoří báňské záchranné stanice, kterými jsou hlavní báňské záchranné stanice a závodní báňské záchranné stanice, a báňské záchranné sbory těchto stanic a státní báňské správy Úkoly báňské záchranné služby (1) Úkolem báňské záchranné služby je provádět práce a rychlé a účinné zásahy k a) záchraně lidských životů a majetku při haváriích, včetně poskytování první pomoci v podzemí, b) zdolávání havárií, c) odstraňování následků havárií. (2) Kromě úkolů uvedených v odstavci 1 báňská záchranná služba a) vykonává i jiné činnosti v nedýchatelném nebo zdraví škodlivém prostředí a další speciální a rizikové práce, např. práce ve výšce a nad volnou hloubkou nebo pod vodní hladinou, b) spolupracuje s organizacemi při havarijní prevenci a zajišťování bezpečnosti a ochrany zdraví při práci a bezpečnosti provozu zejména tím, že provádí namátkové prohlídky jejich pracovišť a kontroly prostředků pro zdolávání havárií, popřípadě i školení a výcvik zaměstnanců, c) plní úkoly a povinnosti vyplývající pro ni též ze zvláštních právních předpisů Hlavní báňská záchranná stanice Hlavní báňská záchranná stanice se zřizuje pro územní celky stanovené Českým báňským úřadem. Hlavní báňskou záchrannou stanici zřizuje organizace, která má povinnost zajistit báňskou záchrannou službu, (dále jen "organizace"), popřípadě více organizací určených Českým báňským úřadem, které v daném území vykonávají hornickou činnost nebo činnost prováděnou hornickým způsobem. Ostatní organizace v obvodu působnosti hlavní báňské záchranné stanice uzavřou s jejím zřizovatelem nebo s hlavní báňskou záchrannou stanicí dohodu, ve které je uvedena výše jejich příspěvků k úhradě nákladů na zřízení, vybavení a provoz hlavní báňské záchranné stanice Úkoly hlavní báňské záchranné stanice (1) Hlavní báňská záchranná stanice plní kromě úkolů uvedených v bodě tyto další úkoly: a) zajišťuje stálou pohotovost báňských záchranářů, včetně specialistů, a potřebné techniky v rozsahu určeném služebním řádem hlavní báňské záchranné stanice a za tím účelem zpracovává rozvrh nástupů báňských záchranářů do stálé pohotovostní služby spojené s výcvikem a školením, b) zajišťuje lékařskou službu první pomoci v podzemí v rozsahu určeném služebním řádem, c) provádí podle osnov schválených jejím ředitelem základní školení a praktický výcvik pro nové báňské záchranáře, popřípadě pro jiné osoby; o získané kvalifikaci vydává průkaz báňského záchranáře, popřípadě osvědčení, d) provádí školení a praktický výcvik členů báňských záchranných sborů, popřípadě i jiných osob, včetně výcviku báňských záchranářů ve ztížených podmínkách (v tepelné komoře, v dýmnici, popřípadě v dole, na cvičném pracovišti nebo na jiném místě), e) opravuje, kontroluje a zkouší sebezáchranné přístroje, dýchací přístroje a přístroje pro umělou plicní ventilaci (dále jen "oživovací přístroje") a jejich příslušenství, kontrolní 193

194 a zkušební přístroje a záchranářskou techniku; postup pro výkon této činnosti určí její ředitel, f) zabezpečuje zvláštní zkoušky sebezáchranných přístrojů, dýchacích přístrojů a oživovacích přístrojů a záchranářské techniky potřebné k ověření jejich technických parametrů a provozní spolehlivosti v předpokládaných podmínkách, k objasnění okolností nehod spojených s jejich použitím nebo selháním, popřípadě i k jejich ověření v mimořádných podmínkách; obsah a náplň těchto zkoušek schvaluje ředitel hlavní báňské záchranné stanice, g) vyjadřuje se ke služebním řádům závodních báňských záchranných stanic před jejich předložením ke schválení, h) metodicky řídí a nejméně jednou za rok kontroluje činnost závodních báňských záchranných stanic, i) kontroluje v organizacích zařízení a prostředky sloužící havarijní prevenci, j) kontroluje plány zdolávání závažných provozních nehod (dále jen "havarijní plán") v organizacích a na žádost organizace se účastní vypracování a ročních kontrol havarijních plánů, k) sleduje a využívá poznatky výzkumu a vývoje v oboru báňského záchranářství, l) na základě rozhodnutí ředitele hlavní báňské záchranné stanice nebo na žádost organizace se zúčastňuje záchranářské akce prováděné závodní báňskou záchrannou stanicí, m) školí a zkouší zaměstnance i jiných organizací určené pro výdej, údržbu a opravy detekčních a indikačních přístrojů pro kontrolu složek důlního ovzduší, zaměstnance určené pro školení uživatelů detekčních a indikačních přístrojů, n) dodává nebo zabezpečuje plynovým laboratořím referenční (cejchovní) plyny. (2) Hlavní báňská záchranná stanice určuje vybavování organizací indikačními a detekčními přístroji a sebezáchrannými, dýchacími a oživovacími přístroji, včetně jejich příslušenství. (3) Hlavní báňská záchranná stanice zpracovává roční zprávu o své činnosti a tuto zasílá Českému báňskému úřadu a obvodním báňským úřadům majícím působnost na území, pro které byla zřízena Závodní báňská záchranná stanice (1) Závodní báňskou záchrannou stanici zřizuje organizace a) na hlubinném dole, b) na uhelném lomu, c) která má pracoviště, na nichž se provádí vrtné a geofyzikální práce, při nichž se předpokládá výskyt hořlavých nebo zdraví škodlivých plynů, vody pod tlakem nebo ropy, nebo na nichž provádí těžbu, úpravu nebo podzemní uskladňování kapalných nerostů a plynů v přírodních horninových strukturách nebo v podzemních prostorách nebo zvláštní zásahy do zemské kůry, nebo má tato pracoviště ve stavu zajištění, popř. na nich provádí likvidaci vrtů nebo sond, d) která dobývá nerosty luhováním nebo zahlazuje následky této těžby, e) která provádí činnost hornickým způsobem v podzemí a má uloženu povinnost zajistit báňskou záchrannou službu. (2) Závodní báňská záchranná stanice může být na základě doporučení hlavní báňské záchranné stanice a se souhlasem obvodního báňského úřadu zřízena jako společná pro více organizací nebo jejich částí uvedených v odstavci 1. (3) Od zřízení závodní báňské záchranné stanice lze na základě doporučení hlavní báňské záchranné stanice a se souhlasem obvodního báňského úřadu upustit, pokud její funkci plní jiná závodní báňská záchranná stanice nebo přímo hlavní báňská záchranná stanice. 194

195 Úkoly závodní báňské záchranné stanice (1) Závodní báňská záchranná stanice plní kromě úkolů uvedených v bodě tyto další úkoly: a) zajišťuje pohotovost báňských záchranářů a potřebné techniky v rozsahu určeném služebním řádem závodní báňské záchranné stanice, b) provádí školení a praktický výcvik báňských záchranářů, c) zabezpečuje nástup báňských záchranářů do stálé pohotovostní služby na hlavní báňské záchranné stanici podle rozvrhu nástupů zpracovaného hlavní báňskou záchrannou stanicí, d) podílí se na vypracování a ročních kontrolách havarijních plánů, e) kontroluje zařízení a prostředky sloužící havarijní prevenci, f) opravuje, kontroluje a zkouší sebezáchranné přístroje, dýchací přístroje a oživovací přístroje a jejich příslušenství, kontrolní a zkušební přístroje a záchranářskou techniku, a to podle metodiky vypracované hlavní báňskou záchrannou stanicí, g) bezodkladně informuje hlavní báňskou záchrannou stanici o každé záchranářské akci s použitím dýchacích přístrojů a o použití sebezáchranných přístrojů, h) bezodkladně oznamuje hlavní báňské záchranné stanici vyhlášení a ukončení havarijního stavu na pracovišti v obvodu své působnosti. (2) Bezodkladně po nástupu pohotovosti informuje závodní báňská záchranná stanice se stálou pohotovostí hlavní báňskou záchrannou stanici o jejím složení. (3) Závodní báňská záchranná stanice zpracovává roční zprávu o své činnosti a tuto zasílá do jednoho měsíce po skončení kalendářního roku hlavní báňské záchranné stanici Vybavení a umístění báňských záchranných stanic Vybavení báňské záchranné stanice Dostatečné podmínky pro personální, materiální a technické vybavení a provoz báňské záchranné stanice vytváří její zřizovatel Vybavení hlavní báňské záchranné stanice (1) Základní vybavení hlavní báňské záchranné stanice tvoří: a) sebezáchranné přístroje, dýchací přístroje a oživovací přístroje a jejich příslušenství, b) prostory a zařízení pro kontroly, desinfekci, zkoušky a opravy sebezáchranných přístrojů, dýchacích přístrojů a oživovacích přístrojů a jejich příslušenství, c) měřicí, detekční a indikační přístroje, d) osobní ochranné pracovní prostředky (např. protišlehové obleky, protichemické obleky a chladicí vesty), e) prostředky spojení, včetně zařízení pro rychlé svolání báňských záchranářů, f) zdravotnická technika a materiál, g) vybraná technika a materiál pro zdolávání předvídatelných havárií, h) dopravní prostředky pro výjezd báňských záchranářů na záchranářskou akci a obslužné dopravní prostředky, i) technika a zařízení pro práce ve výšce a nad volnou hloubkou, popřípadě i pod vodní hladinou, j) výpočetní technika a prostředky pro fotografické dokumentování a videozáznamy, k) ubytovací, učební a výcvikové prostory a dýmnice l) ošetřovna, laboratoře, garáže, dílny a sklady, m) prostory a zařízení pro udržování a zvyšování tělesné zdatnosti báňských záchranářů. 195

196 (2) Základní vybavení hlavní báňské záchranné stanice, která má plnit své úkoly též v hlubinných dolech, tvoří kromě vybavení uvedeného v odstavci 1 také resuscitační sanitní vozidlo a tepelná komora Vybavení závodní báňské záchranné stanice Základní vybavení závodní báňské záchranné stanice tvoří: a) dýchací přístroje a oživovací přístroje a jejich příslušenství, a to na uhelném dole s výjimkou lignitového dolu nejméně 20 dýchacích přístrojů a 2 oživovací přístroje a jejich příslušenství, na lignitovém dole a na uhelném lomu nejméně 12 dýchacích přístrojů a 2 oživovací přístroje a jejich příslušenství, b) prostory a zařízení pro kontroly, desinfekci, zkoušky a opravy dýchacích přístrojů a oživovacích přístrojů, c) měřicí, detekční a indikační přístroje, d) osobní ochranné pracovní prostředky, e) prostředky spojení pro rychlé svolání báňských záchranářů, f) dopravní prostředek pro rychlou přepravu báňských záchranářů, g) učební prostory, h) dílny a sklady i) další vybavení určené služebním řádem Dýchací přístroje a oživovací přístroje (1) Dýchací přístroj a oživovací přístroj může používat jen osoba zaškolená v jeho používání. (2) Dýchací přístroje a oživovací přístroje a jejich příslušenství je nutné udržovat v provozuschopném stavu; služební řád určí, kolik z těchto přístrojů nemusí být v pohotovostním stavu. Přístroje nepřipravené pro zásah je nutné uložit zvlášť a označit tak, aby nemohlo dojít k záměně s přístroji připravenými pro zásah. (3) Kyslíkový dýchací přístroj může být pro zásah použit jen v případě určeném služebním řádem nebo na příkaz velitele báňského záchranného sboru. (4) Pro každý kyslíkový dýchací přístroj je nutné mít připraveny nejméně 3 náhradní pohlcovače CO 2 a vodních par (dále jen "pohlcovač") a 3 náhradní naplněné tlakové láhve. Pro každý oživovací přístroj a pro každý vzduchový dýchací přístroj je nutné mít připraveny 3 náhradní naplněné tlakové láhve. K plnění tlakových lahví pro kyslíkové dýchací přístroje a pro oživovací přístroje je možné použít jen kyslík stlačený lékařský, popřípadě dýchací směs určenou výrobcem dýchacího přístroje, a pro vzduchové dýchací přístroje hygienicky nezávadný vzduch, popřípadě jinou hygienicky nezávadnou fyziologickou dýchací směs Báňské záchranné sbory Členové báňského záchranného sboru Členy báňského záchranného sboru jsou báňští záchranáři a další zaměstnanci, kteří jsou určeni k plnění úkolů báňské záchranné služby Báňský záchranný sbor hlavní báňské záchranné stanice Členy báňského záchranného sboru hlavní báňské záchranné stanice jsou: a) ředitel a jeho zástupce, b) hlavní mechanik a jeho zástupce, c) technici, mechanici, četaři, popřípadě specialisté, d) lékaři s kvalifikací báňského záchranáře (dále jen "lékaři"), e) další báňští záchranáři, 196

197 f) podle potřeby další zaměstnanci, kteří jsou určeni k plnění úkolů hlavní báňské záchranné stanice Báňský záchranný sbor závodní báňské záchranné stanice (1) Členy báňského záchranného sboru závodní báňské záchranné stanice jsou: a) vedoucí a jeho zástupce, b) vedoucí mechanik, jeho zástupce, a popřípadě i další mechanici, c) četaři, d) další báňští záchranáři, e) podle potřeby další zaměstnanci, kteří jsou určeni k plnění úkolů závodní báňské záchranné stanice, f) podle potřeby další zaměstnanci, kteří jsou určeni k plnění úkolů hlavní báňské záchranné stanice. (2) Báňský záchranný sbor závodní báňské záchranné stanice na uhelném dole, s výjimkou lignitového dolu, tvoří alespoň 5 % počtu fárajících zaměstnanců, a to i nepravidelně fárajících, nejméně však 60 báňských záchranářů. Na lignitovém dole a uhelném lomu nemůže být počet báňských záchranářů menší než 18. Na dole s jednoduchými poměry může být počet báňských záchranářů snížen až na 12. Jde-li o společnou závodní báňskou záchrannou stanici, je nutné, aby do sboru byli zařazeni báňští záchranáři všech těchto organizací nebo jejich částí. (3) Podmínkou pro složení báňského záchranného sboru závodní báňské záchranné stanice je, aby v něm byli zastoupeni báňští záchranáři všech potřebných profesí, které se při záchranářské práci mohou vyskytnout. (4) Závodní dolu zajistí, aby seznam členů báňského záchranného sboru závodní báňské záchranné stanice s uvedením jejich jména a příjmení, profese, bydliště, čísla telefonu a svolávacího zařízení a funkce v báňském záchranném sboru byl k disposici v závodní báňské záchranné stanici a u dispečera, popřípadě na jiném místě určeném havarijním plánem. (5) Závodní dolu zajistí, aby báňští záchranáři na uhelném dole byli přiměřeně rozděleni do všech pracovních směn s tím, že inspekční služba nebo dispečer budou vždy informováni o tom, kde se báňští záchranáři přítomní na směně nacházejí. Současně zajistí, aby báňští záchranáři byli ve směnové evidenci odlišně evidováni Požadavky na odbornou způsobilost báňských záchranářů Báňský záchranář (1) Báňským záchranářem se může stát ten, kdo a) dosáhl věku 21 let a je zdravotně způsobilý pro práce v báňském záchranném sboru, b) absolvoval základní školení a praktický výcvik pro báňské záchranáře a úspěšně vykonal závěrečnou zkoušku z báňského záchranářství na hlavní báňské záchranné stanici, c) složil slib báňského záchranáře do rukou ředitele hlavní báňské záchranné stanice. Po složení slibu obdrží průkaz báňského záchranáře. (2) Zdravotní způsobilost posuzuje lékař zdravotnického zařízení poskytujícího zaměstnavateli závodní preventivní péči. (3) Základní školení a praktický výcvik podle odstavce 1 písm. c) trvá 80 vyučovacích hodin; u absolventů vysokých škol a u báňských záchranářů, kteří v posledních 2 letech neabsolvovali praktický výcvik, může ředitel hlavní báňské záchranné stanice základní školení a praktický výcvik zkrátit až na 40 vyučovacích hodin. (4) Báňský záchranář mladší 45 let ztrácí odbornou způsobilost také v případě, že alespoň jednou za 18 měsíců nevykoná stálou pohotovostní službu na hlavní báňské záchranné stanici nebo na závodní báňské záchranné stanici se stálou pohotovostí. 197

198 Lezec a potápěč (1) Lezeckou činnost může vykonávat jen báňský záchranář, který absolvoval nejméně desetidenní základní školení a praktický výcvik pro lezce na hlavní báňské záchranné stanici a prokázal svou odbornou způsobilost úspěšně vykonanou zkouškou z lezectví. (2) Potápěčskou činnost může vykonávat jen báňský záchranář, který absolvoval nejméně desetidenní základní školení a praktický výcvik pro potápěče na hlavní báňské záchranné stanici a prokázal svou odbornou způsobilost úspěšně vykonanou zkouškou z potápění. (3) Lezec si udržuje lezeckou kvalifikaci tím, že jednou za čtvrtletí absolvuje školení a praktický výcvik zaměřený na používání lezecké techniky, a to v rozsahu 1 směny. Zásah s použitím lezecké techniky provedený v příslušném čtvrtletí nahrazuje praktický výcvik. (4) Potápěč si udržuje potápěčskou kvalifikaci tím, že dvakrát za rok absolvuje školení a praktický výcvik zaměřený na používání potápěčské techniky, a to vždy v rozsahu 5 směn. Jedno praktické cvičení vykoná v prostředí bez možnosti přímého vynoření nad hladinu, druhé v hloubkách 10 až 40 m pod hladinou. Zásah s použitím potápěčské techniky v odpovídajících podmínkách nahrazuje praktický výcvik Četař (1) Četařem může být jen báňský záchranář s nejméně tříletou záchranářskou praxí, který absolvoval školení četaře na hlavní báňské záchranné stanici v délce 8 vyučovacích hodin a úspěšně vykonal zkoušku z báňského záchranářství; tuto zkoušku opakuje každé 3 roky. (2) Četařem lezců může být jen báňský záchranář, který absolvoval také speciální výcvik v používání horolezecké techniky nebo techniky průmyslového lezectví v délce 40 hodin a úspěšně vykonal zkoušku z používání této techniky; tuto zkoušku opakuje každé 3 roky. (3) Četařem potápěčů může být jen báňský záchranář, který absolvoval také speciální výcvik v používání potápěčské techniky v délce 40 hodin a úspěšně vykonal zkoušku z používání této techniky; tuto zkoušku opakuje každé 3 roky Služební řád (1) Služební řád hlavní báňské záchranné stanice vydává po jeho schválení Českým báňským úřadem ředitel hlavní báňské záchranné stanice. Služební řád závodní báňské záchranné stanice vydává vedoucí závodní báňské záchranné stanice; před jeho vydáním jej organizace předloží spolu s vyjádřením hlavní báňské záchranné stanice obvodnímu báňskému úřadu ke schválení. (2) Služební řád určí organizační uspořádání báňské záchranné stanice a bližší vymezení jejích úkolů, počty členů báňského záchranného sboru, úkoly a práva báňských záchranářů, způsob výkonu pohotovosti, množství, typy, popřípadě i způsob použití věcných prostředků báňské záchranné stanice a podrobnosti o obsahu a rozsahu školení a praktických cvičení báňských záchranářů a specialistů. (3) Služební řád dále určí odpovědnost za plnění úkolů a povinností stanovených touto vyhláškou a souvisejícími právními předpisy. (4) Služební řád hlavní báňské záchranné stanice obsahuje i pohotovostní řád, poplachový řád, zásahový řád a výcvikový řád. (5) Služební řád závodní báňské záchranné stanice vychází ze služebního řádu hlavní báňské záchranné stanice, do jejíhož obvodu působnosti závodní báňská záchranná stanice patří Zásady zdolávání havárie báňskými záchranáři Postavení členů báňského záchranného sboru v době zdolávání havárie. 198

199 Postavení velitele báňského záchranného sboru (1) Činnost báňských záchranářů při záchranářské akci organizuje a řídí velitel báňského záchranného sboru. Tuto funkci vykonává vedoucí závodní báňské záchranné stanice organizace nebo její části postižené havárií nebo jeho zástupce, pokud neurčil ředitel hlavní báňské záchranné stanice jinak. V případě, že při záchranářské akci současně zasahují báňští záchranáři hlavní báňské záchranné stanice, přejímá řízení a organizaci činnosti ředitel hlavní báňské záchranné stanice nebo jeho zástupce nebo jím určený technik hlavní báňské záchranné stanice. Při výjezdu k havarijnímu zásahu pohotovostních jednotek závodní báňské záchranné stanice se stálou pohotovostí bez účasti jednotek hlavní báňské záchranné stanice přejímá řízení a organizaci činnosti vedoucí závodní báňské záchranné stanice se stálou pohotovostí nebo jeho zástupce. (2) Velitel báňského záchranného sboru je podřízen vedoucímu likvidace havárie. Od jeho příkazu se smí odchýlit jen tehdy, jde-li o nebezpečí z prodlení nebo při vážném ohrožení života. Pokud se odchýlí od příkazu, neprodleně o tom informuje vedoucího likvidace havárie. Odmítnout splnění příkazu může pouze tehdy, pokud by jeho splnění zřejmě a bezprostředně ohrožovalo životy báňských záchranářů. (3) Neprodleně po dojezdu na místo postižené havárií se velitel báňského záchranného sboru spojí s vedoucím likvidace havárie, vyžádá si příkazy k zásahu a rozhodne o počtu a vybavení čet vysílaných do zásahu. (4) Velitel báňského záchranného sboru se zdržuje na stanovišti určeném vedoucím likvidace havárie. Vzdálit se z určeného místa může jen se souhlasem vedoucího likvidace havárie; v tomto případě určí svého zástupce. (5) Velitel báňského záchranného sboru povolává a určuje čety, popřípadě i jednotlivé báňské záchranáře k plnění úkolů a určuje rozmístění základen a jejich velitele. Zajišťuje plnění příkazů vedoucího likvidace havárie. Rozhoduje o typu dýchacího přístroje, který má být v zásahu použit, a o jeho úpravě z hlediska délky jeho ochranné doby. Rozhoduje též o přítomnosti mechanika a lékaře na základně; přitom mechanika určí na základnu vždy při zásahu potápěčů a lékaře vždy při zásahu ve vysokých koncentracích škodlivin, při zásahu ve ztížených mikroklimatických podmínkách, při zásahu s mimořádným psychickým zatížením a při zásahu potápěčů v hloubkách přesahujících 10 m, v podzemních prostorách nebo ve vodě teplejší než 26 ºC. Podle potřeby rozhodne i o zřízení záchranářských hlídek; přitom jednočlenná hlídka může být jen v místě, odkud je přímé spojení s velitelem základny nebo s velitelem báňského záchranného sboru. (6) Velitel báňského záchranného sboru uplatňuje u vedoucího likvidace havárie požadavky k zajištění materiálů, prostředků a pomocných služeb nezbytných pro činnost čet a báňských záchranářů v zásahu Postavení velitele základny (1) Činnost báňských záchranářů přidělených na základnu řídí velitel základny. (2) Velitelem základny může být jen báňský záchranář, který má alespoň kvalifikaci četaře. (3) Velitel základny je podřízen veliteli báňského záchranného sboru a plní jeho příkazy. (4) Velitel základny rozhoduje o nasazování čet do zásahu a jejich střídání, o připravenosti záložní čety přidělené na základnu k poskytnutí okamžité pomoci četě v zásahu a o vybavení základny. Vydává příkazy k odchodu čety do zásahu, určuje způsob spojení a interval dorozumívání mezi základnou a četou v zásahu, maximální dobu nasazení čety v zásahu a její pracovní úkoly. O svých rozhodnutích a o plnění uložených úkolů informuje velitele báňského záchranného sboru. (5) Velitel základny rozhoduje o tom, má-li být dýchací přístroj použit s maskou nebo s ústenkou; ústenka však nemůže být použita, jde-li o prvotní zásah nebo průzkum 199

200 bezprostředně po vzniku havárie, o průzkum uzavřených důlních děl a o zásah v prostředí, ve kterém je v profilu důlního díla koncentrace CO vyšší než 0,3 % nebo koncentrace CO 2 měřená ve výši kolen vyšší než 16 %. (6) Velitel základny vede deník základny, do kterého zapisuje vydané příkazy a čas jejich vydání, obsah hlášení čet, výsledky měření koncentrací plynů a další důležité skutečnosti týkající se zásahu nebo základny. (7) Velitel základny může opustit základnu jen se souhlasem velitele báňského záchranného sboru; v tomto případě však po dohodě s velitelem báňského záchranného sboru na dobu své nepřítomnosti určí svého zástupce Postavení mechanika na základně Mechanik přidělený na základnu je podřízen veliteli základny. Pečuje o řádný stav dýchacích přístrojů, oživovacích přístrojů a technických, měřicích a speciálních prostředků na základně a provádí jejich seřízení, přezkoušení a kontrolu. O seřízení, přezkoušení a kontrole přístrojů a prostředků vede záznam Postavení četaře (1) Četař je bezprostředním nadřízeným všech členů čety. Řídí činnost čety a zabezpečuje její celistvost a akceschopnost. Při své činnosti se řídí příkazy velitele základny, popřípadě příkazy velitele báňského záchranného sboru, pokud si tento jeho řízení vyhradil. Seznámí se s úkoly čety a vysvětlí je všem členům čety před nástupem k jejich plnění. Podle místních podmínek rozhoduje o postupu čety, o organizaci práce a o praktickém provádění svěřených úkolů. V četě po jejím sestavení ihned určí svého zástupce. Při postupu čety do zásahu postupuje jako první, při návratu jako poslední. (2) Při nebezpečí z prodlení nebo při záchraně lidských životů četař může četu rozdělit. (3) Před nástupem do zásahu s použitím dýchacích přístrojů četař dohlíží na to, aby si každý člen čety provedl kontrolu svého dýchacího přístroje (dále jen "záchranářská kontrola"). Po provedení záchranářské kontroly četař provádí u všech členů čety kontrolu dýchacích přístrojů sestávající z kontroly tlaku v láhvi, vhodnosti pohlcovače, správnosti připojení a nasazení masky nebo ústenky a z kontroly správné funkce přídavkového ventilu (dále jen "četařská kontrola"). Obsah záchranářské a četařské kontroly určí služební řád hlavní báňské záchranné stanice. Dále četař zkontroluje úplnost výstroje každého báňského záchranáře v četě s ohledem na specifické požadavky zásahu (např. oblek v protišlehové úpravě, speciální výstroj) a úplnost vybavení čety. (4) V průběhu zásahu četař měří v pravidelných intervalech ne delších než 15 minut teplotu ovzduší a v nedýchatelném prostředí dohlíží na provádění kontroly tlaku v láhvích dýchacích přístrojů u jednotlivých báňských záchranářů; při tom musí zastavit činnost čety. (5) Četař v průběhu zásahu v nedýchatelném prostředí řídí činnost čety tak, aby pro postup čety na určené místo, pro vykonání přikázané práce a pro návrat na základnu žádný báňský záchranář nespotřeboval více než 80 % zásoby kyslíku, vzduchu nebo dýchací směsi, kterou má v dýchacím přístroji k disposici. (6) Četař může nařídit návrat čety na základnu. Četař tak rozhodne vždy, jestliže u kteréhokoliv báňského záchranáře v četě došlo k poruše dýchacího přístroje, výměně tlakové láhve v dýchacím přístroji, úrazu nebo k projevům zdravotních potíží Zástupce četaře Zástupce četaře provádí četařskou kontrolu u četaře. Při postupu čety do zásahu jde jako poslední, při návratu jako první. V případě, že četař není schopen při zásahu vykonávat svou funkci, přebírá zástupce četaře vedení čety, určí svého zástupce a nařídí návrat čety na základnu. 200

201 Postavení lékaře na základně (1) Lékař sleduje zdravotní stav báňských záchranářů a jejich způsobilost k zásahu. Lékař spolupracuje s velitelem základny při výběru báňských záchranářů vysílaných do zásahu z hlediska jejich zdravotní způsobilosti, při určení doby nasazení čety v zásahu a při určení podmínek a režimu odpočinku po návratu čety ze zásahu. Je-li to s ohledem na povahu zásahu nezbytné, určuje pitný a stravovací režim a podle potřeby i nezbytná opatření. (2) Lékař provede mimořádnou prohlídku v nezbytně nutném rozsahu zpravidla před nástupem báňských záchranářů do zásahu a vždy po jejich návratu ze zásahu. O svých zjištěních vede průběžný záznam; závažná zjištění ihned hlásí veliteli základny Postavení báňského záchranáře (1) Po vyrozumění o poplachu se báňský záchranář neprodleně dostaví na určené místo; od okamžiku vyrozumění o poplachu se činnost báňského záchranáře považuje za výkon práce. (2) Báňský záchranář ihned po příchodu na určené místo ohlásí svému nadřízenému momentální subjektivní zdravotní stav a splnění povinností. Při ohlášení osobních zdravotních potíží nemůže být nasazen do zásahu. (3) Před nástupem do zásahu s dýchacím přístrojem si báňský záchranář provede záchranářskou kontrolu svého dýchacího přístroje a kontrolu úplnosti a použitelnosti svého vybavení přiděleného pro daný typ zásahu. (4) Báňský záchranář usiluje o splnění příkazu, který mu byl vydán. Provádí-li zásah v dýchacím přístroji, sleduje průběžně tlak kyslíku, vzduchu nebo dýchací směsi ve svém dýchacím přístroji. Používá-li ústenku, nesmí mluvit a musí mít u sebe rezervní nosní svorku. Sleduje také členy své čety a jejich stav. V případě jakékoliv nehody jim okamžitě poskytne nezbytnou pomoc a uvědomí o tom četaře nebo jeho zástupce. Zjistí-li jakékoliv příznaky zhoršení svého zdravotního nebo duševního stavu nebo zjistí-li takové příznaky u jiného člena čety nebo zjistí-li závady na svém dýchacím přístroji nebo na ostatním vybavení, ihned o tom uvědomí četaře nebo jeho zástupce, a není-li to možné, pak kteréhokoliv člena čety Příprava a organizace záchranářské akce Četa (1) Nejmenší jednotkou báňských záchranářů v zásahu je četa. (2) Do zásahu v dýchacích přístrojích nastupují báňští záchranáři nejméně v pětičlenné četě; tříčlenné čety mohou nastoupit do zásahu jen ve výjimečných případech na příkaz velitele báňského záchranného sboru a za podmínky, že je pracoviště báňských záchranářů snadno přístupné a se záložní četou je zajištěno trvalé spojení. (3) Velitel báňského záchranného sboru zajistí, aby byla o rozdělení báňských záchranářů do čet a o četách vedena evidence. (4) Velitel báňského záchranného sboru nebo jím pověřený technik vydá pro každou četu určenou do zásahu před zahájením zásahu písemný příkaz. (5) Pro první zasahující čety může být vydán příkaz i ústně; velitel báňského záchranného sboru zajistí písemné zaznamenání tohoto příkazu. (6) Do zásahu v nedýchatelném prostředí nastupuje báňský záchranář s dýchacím přístrojem na zádech a s připojenou maskou, popřípadě ústenkou, je-li použití ústenky dovoleno. (7) Příkaz k použití dýchacích přístrojů dává četař; báňský záchranář je oprávněn použít dýchací přístroj i bez tohoto příkazu, jestliže se domnívá, že je toto použití nezbytné. (8) Zásah ve ztížených mikroklimatických podmínkách a zásah v nedýchatelném prostředí je možný jen za podmínky, že báňští záchranáři v zásahu jsou na základně jištěni alespoň stejným počtem čet, kolik je jich v zásahu. Velitel základny dbá na to, aby byli báňští 201

202 záchranáři přidělení do záložní čety na základně vybaveni a připraveni tak, aby mohli báňským záchranářům v zásahu poskytnout okamžitou pomoc. Za podmínek určených zásahovým řádem může četa na základně plnit funkci záložní čety i pro 2 čety v zásahu. (9) Zásah na záchranu lidského života a při nebezpečí z prodlení může být zahájen i bez záložní čety na základně; v takovém případě však velitel báňského záchranného sboru přijme opatření k co nejrychlejšímu zajištění dostatečné zálohy. (10) Při zásazích v prostředí s viditelností menší než 1 m četař zajistí, aby byli báňští záchranáři v četě mezi sebou spojeni spojovacími lanky; to neplatí pro zásah báňských záchranářů lezců a potápěčů Základna (1) Pro zásah v nedýchatelném prostředí, ve ztížených mikroklimatických podmínkách a pro zásah lezců a potápěčů je nutné zřídit základnu, a to v době co nejkratší. (2) Není-li možné umístit základnu v dole v určeném místě, rozhodne o jejím umístění velitel základny. O zřízení základny neprodleně informuje velitele báňského záchranného sboru. (3) Základnu je možné zřídit jen v prostředí s nezávadným ovzduším s přihlédnutím k možnostem zásahu a k předpokládanému možnému ohrožení základny; základna nemůže být zřízena v místě ohroženém požárními zplodinami nebo jinými nedýchatelnými složkami ovzduší. Velitel základny zajistí, aby bylo složení ovzduší na základně v dole kontrolováno s ohledem na možný výskyt předpokládaných škodlivin, a to kontinuálně, nebo v jím určených intervalech. (4) Velitel základny zajistí, aby byla základna vybavena pro odpočinek báňských záchranářů a aby byl na základně při zásahu ve ztížených mikroklimatických podmínkách a při zásahu pod vodou dostatek teplých nápojů, přikrývek a suchých oděvů. (5) Na základně se mohou zdržovat jen báňští záchranáři přidělení na základnu; jiné osoby jen se souhlasem velitele základny. (6) Při zřizování základny v dole je nutné také zajistit spojení základny se stanovištěm velitele báňského záchranného sboru a s četou v zásahu Výjezd na záchranářskou akci (1) Organizace poskytující pomoc báňskými záchranáři zajistí, aby byl výjezd a přesun báňských záchranářů na místo postižené nehodou co nejrychlejší; to se vztahuje i na hlavní báňskou záchrannou stanici. (2) Organizace, ve které došlo k havárii, vytvoří podmínky pro co nejrychlejší přesun báňských záchranářů k místu zásahu (uvolnění příjezdových cest, přistavení těžní klece, důlní lokomotivy a vozů pro přepravu báňských záchranářů a záchranářské techniky apod.). Vyžaduje-li rozsah nebo povaha havárie také zásah báňských záchranářů z jiné báňské záchranné stanice, organizace zajistí, aby pro ně byl včas připraven báňský záchranář průvodce Zásah (1) Zásah se řídí zásahovým řádem hlavní báňské záchranné stanice. (2) Průběh a výsledek zásahu celé záchranářské akce po jejím ukončení vyhodnotí závodní dolu, závodní lomu nebo vedoucí pracovník; vyhodnocení neprodleně zašle hlavní báňské záchranné stanici. Opakovaný zásah v dýchacím přístroji Báňský záchranář může být do zásahu v dýchacím přístroji opakovaně nasazen při dodržení těchto podmínek: 202

203 a) v prvních 2 dnech trvání havárie nemůže součet dob zásahu v dýchacím přístroji překročit 6 hodin za 24 hodiny. Báňský záchranář může být opětovně vyslán na takové práce alespoň po jednohodinové přestávce; jde-li o zásah ve ztížených mikroklimatických podmínkách, je nutné dodržet ustanovení 44 odst. 3. V případě nebezpečí z prodlení nebo záchrany lidského života může velitel báňského záchranného sboru nařídit kratší přestávky, b) v dalších dnech trvání havárie, jakož i při plánovaných nehavarijních zásazích nemůže součet dob zásahu v dýchacím přístroji překročit 4 hodiny za 24 hodiny. Báňský záchranář může být opětovně vyslán na takové práce alespoň po stejně dlouhé přestávce, jako trval zásah v dýchacím přístroji. Báňský záchranář může být v období 60 dnů po sobě jdoucích vysílán do zásahu v dýchacím přístroji nejvýše po dobu 30 dnů Zásah ve ztížených mikroklimatických podmínkách (1) Pro určení délky doby zásahu báňských záchranářů ve ztížených mikroklimatických podmínkách podle jejich zvláštního vybavení (druhu oděvu a použití chladicích vest) a podle relativní vlhkosti platí hodnoty uvedené v tabulkách. (2) Při zásahu ve ztížených mikroklimatických podmínkách sleduje četař teplotu prostředí v intervalech ne delších než 10 minut. Pokud teplota na pracovišti vzroste o více než 3 C za 10 minut, vrátí se četa na základnu; to neplatí pro cestu na pracoviště. Ve stejných intervalech dává četař pokyn členům čety k odečtu tepové frekvence. Překročí-li tepová frekvence u některého člena čety v zásahu hodnotu 160 tepů za minutu, vrátí se četa na základnu. (3) Báňský záchranář nemůže být po návratu z prostředí se ztíženými mikroklimatickými podmínkami znovu vyslán do takového prostředí dříve než po dvou hodinách odpočinku, pokud se nejedná o záchranu lidského života,. Po tuto dobu nemůže být zařazen ani do záložní čety. (4) Pro práci potápěčů v prostředí s teplotou kapaliny vyšší než 26 ºC platí ustanovení odstavce 2 s výjimkou měření tepové frekvence. Dobu pobytu v takovém prostředí určí lékař zpravidla před zásahem. Bez prostředků osobní protitepelné ochrany je pobyt potápěčů v prostředí s teplotou kapaliny vyšší než 30 ºC zakázán Technické vybavení báňských záchranných stanic Výjezdová vozidla HBZS Ostrava (obr. 20-1): Obr. 20-1: Výjezdová vozidla HBZS Ostrava Výjezdové vozidlo Ford Tranzit F1 Účel použití: vyproštění lidí pomocí lezecké techniky havarijní zásah v nedýchatelném prostředí likvidace následků důlních otřesů a závalů, výbuchy plynů a uhelného prachu, zapálení metanu, důlních požárů, průvalu vod, tekoucích písků a bahnin, apod. 203

204 evakuace lidí z ohrožené oblasti poskytování první pomoci při úrazech a náhlých onemocněních v dole Osádka vozidla při havarijním zásahu: řidič vozidla mechanik pětičlenná četa záchranářů Vybavení vozidla: záchranářská technika (kompletní pracovní oděv v protišlehové úpravě, hornická přilba a důlní osobní svítidlo) dýchací technika (pracovní dýchací přístroje BG 4 s náhradními kyslíkovými lahvemi a pohlcovači CO 2 ; sebezáchranný přístroj Dräger OXY K 50S) měřicí a indikační technika zdravotnický materiál (oživovací přístroj s tlakovým kyslíkem, podtlaková nosítka, lékárnička apod.) speciální vybavení lezecká technika spojovací technika Výjezdové vozidlo Ford Tranzit F2 Účel použití: vyproštění lidí pomocí speciální vyprošťovací techniky ostatní obdobně jako Ford Tranzit F1. Speciální vybavení vyprošťovací technika: speciální zvedací vak Zumro s armaturami vzduchové kompozitní láhve 6 l. vzduchová pila na dřevo a vzduchová pila na železo lanový zvedák souprava pro řezání plamenem. Ostatní vybavení a obsazení jak u Ford Tranzit F Výjezdové vozidlo Ford Tranzit F3 Účel použití, osazení a vybavení jako Ford Tranzit F1. Speciální vybavení hasičská technika: požární hadice C 52 a B 75 rozdělovač B75/C52 s přechody proudnice spirálová, mlhová a kombinovaná Výjezdové vozidlo Škoda Fabia velitel pohotovosti Výjezdové vozidlo SANITA W CRAFTER speciál (LV1, LV2) Je nepostradatelnou složkou výjezdových jednotek pohotovosti OKD, HBZS, a.s. Nepřetržitá 24 hodinová služba k poskytování první pomoci při úrazech a náhlých onemocněních v dole i na povrchu dolů OKD, a.s. 17 lékařů sloužících pohotovostní službu na OKD, HBZS, a.s. dle rozpisu služeb, členové BZS 20 záchranářů-zdravotníků (sbor HBZS Ostrava), 6 mechaniků-řidičů Personální obsazení SANITY 1 mechanik řidič, 2 záchranáři-zdravotníci, 1 lékař Základní technické vybavení SANITY Fárací oděv barevně odlišen (modro-červený) pro posádku sanity, obuv, přilby, osobní ochranné pomůcky, sebezáchranné přístroje, důlní svítidla, měřicí a indikační technika, 3 x pracovní dýchací přístroj BG 4 pro možnost zásahu v nedýchatelném prostředí, mobilní telefon pro komunikaci s CŘS (dispečink HBZS Ostrava). 204

205 Zdravotnické vybavení SANITY Vybavení pro poskytnutí neodkladné první pomoci při úrazech a náhlých onemocněních v dole i na povrchu dolů OKD, a.s. Zdravotnické kufry s léky a obvazovým materiálem CPR, defibrilátor, Lifepac 12 Odsávací zařízení (podtlaková pumpa) Oživovací přístroj s příslušenstvím Plicní ventilátor Medumat Podtlaková nosítka pevná vana s příslušenstvím, s možností transportu postiženého v podvěsu ve svislém důlním díle pomocí lezecké techniky nebo pod vrtulníkem Podtlakové dlahy (noha, ruka, krk) Obr a 3: Výjezd vozidla SANITA (HBZS) lékařský výjezd (vlevo průvodce) Výjezdové vozidlo potápěčů MERCEDES UNIMOG Účel použití: Zásahové vozidlo báňských záchranářů potápěčů Možnost zásahu v terénu Vyprošťování uvízlých vozidel. Pracovní skupina: Řidič-mechanik, velitel základny, četař, 4 záchranáři-potápěči. Technické vybavení: Dekompresní komora dvoumístná Vyprošťovací naviják Potápěčská řezací souprava BROCCO (exotermické tyče) MINI Rover ponorka (kamera, dálkové ovládání) Úložný prostor pro tlakové lahve (2 x 50 l) a (24 x 6 l), oživovací přístroj PT 60, kufr první pomoci, přenosný kompresor, žebřík, těžké kladivo, páčidlo, hornické nářadí, zámečnické nářadí, elektrocentrála, zvedací potápěčské vaky, vybavení pro 3 potápěče, lezecká technika. 205

206 Obr a 5: Potápěči HBZS Obr a 7: Mercedes Unimog a dekompresní komora; Ponorka MINI Rover Zásahové vozidlo Mitsubishi Pajero Obr. 20-8: Mitsubishi Pajero Obr. 20-9: Vysokozdvižná plošina Pro zásahy s použitím lezecké techniky je využíváno zásahové vozidlo Mitsubishi Pajero (obr. 20-7), které slouží i jako tažné zařízení pro vysokozdvižnou plošinu (obr. 20-9). Evakuační a pracovní soupravou KENDLER je umožněn zásah lezců do hloubky až m. 206

207 Technika pro sledování složení ovzduší Obr : Plynová laboratoř Nedílnou součástí při sledování stavu ovzduší v uzavřených důlních dílech je důlní plynová laboratoř pro dálkový odběr vzorků ovzduší. Odebrané vzdušiny se přímo vyhodnocují v přístroji a hodnoty plynů jsou elektronicky vyvedeny na monitor počítače CŘS. Další odběry vzorků ovzduší se přepraví na HBZS Ostrava a podrobně se vyhodnotí na plynovém hrotatografu. Další detekční technika používaná BZ je shodná s technikou popsanou v části větrání (11. část) Dýchací technika Pro činnosti v nedýchatelném prostředí báňští záchranáři používají tyto dýchací přístroje: Pracovní dýchací přístroj BG 4 (čtyřhodinový nebo dvouhodinový) Pracovní dýchací přístroj BG 174 (čtyřhodinový nebo dvouhodinový) Pracovní dýchací přístroj PSS Sebezáchranný přístroj Dräger OXY K 50S Obr : Kontrola dýchacího přístroje Dräger BG 4 Obr : Pracovní dýchací přístroj PSS Obr.20-13:Sebezáchranný přístroj Dräger OXY K 50S 207

208 Důlní osobní svítidlo Obr : Důlní osobní svítidlo T A M Vyprošťovací technika Obr : Nůžky HolmatroCore Obr : Rozpínáky HolmatroCore 208

209 Další technika Další technika pro uzavírání důlních děl, doprava sádrového rmutu do prostoru uzavírání, čerpání vody, injektáž uhlí a hornin, postřiky, trhání hornin aj. Tyto technické prostředky jsou ve výbavě na všech ZBZS v OKD, a.s. Obr : DARDA-trhací kladivo Obr : Membránové čerpadlo 20.8 Provedení dýchací techniky Dýchací přístroje obvykle rozdělujeme na: izolační regenerační, v nichž vydechované vzdušiny zůstávají v uzavřeném okruhu dýchacího přístroje; izolační s otevřeným okruhem, v nichž vydechované vzdušiny odcházejí do okolního prostředí; filtrové, v nichž člověk není od okolního prostředí izolován, vdechované vzdušiny z okolního prostředí jsou pouze filtrem zbavovány škodlivých příměsí a výdech se děje opět do okolí. Pro spojení dýchacích orgánů s určitým typem přístroje slouží: maska, která vzduchotěsně kryje téměř celý obličej, někdy i celou hlavu; polomaska, která vzduchotěsně kryje pouze nos a ústa; ústenka, která se vkládá vzduchotěsně do úst, zpravidla svou těsnící plochou mezi rty a zuby; vždy musí být doplněna nosní svorkou, která sevře nos. Pro usměrnění vdechovaných a vydechovaných vzdušin slouží v každém přístroji záklopky, dýchací ventily, které jsou řízeny pod tlakem a přetlakem vyvolaným silou dýchacího svalstva Izolační regenerační přístroje Izolační regenerační přístroje mají společný princip. Vydechované vzdušiny jsou vedeny zpravidla ohebnou vrapovanou hadicí do pohlcovače, který je zbaví vydechovaného kysličníku uhličitého. Dále je pak v závislosti na konstrukci přístroje z plynné, kapalné nebo chemické zásoby doplněn spotřebovaný kyslík a kyslíkem obohacené vzdušiny se pak shromažďují v dýchacím vaku, který vyrovnává nárazové nasátí vzdušin do plic, k nimž jsou vedeny opět hadicí (obr ). 209

210 Obr : Princip činnosti regeneračního dýchacího přístroje 1 Výdechová hadice; 2 Výdechový ventil; 3 Pohlcovač; 4 Dýchací vak; 5 Vdechový ventil; 6 Vdechová hadice Izolační regenerační přístroje s tlakovým kyslíkem Regenerační přístroje s tlakovým kyslíkem izolují dýchací orgány člověka od okolního prostředí. V naší báňské záchranné službě tvoří základ vybavení báňských záchranných stanic. Větší a výkonnější přístroje s nejméně dvouhodinovou ochrannou dobou slouží jako přístroje pracovní, menší s kratší ochrannou dobou slouží jako přístroje pomocné, popřípadě sebezáchranné. Základním požadavkem na tyto přístroje je, aby zcela izolovaly dýchací orgány pracovníka od okolního ovzduší, odstraňovaly z vydechovaných vzdušin kysličník uhličitý a v dostatečném množství doplňovaly spotřebovaný kyslík. Kysličník uhličitý je z vydechovaných vzdušin odstraňován pohlcovačem. Velikost, konstrukce a složení pohlcovací hmoty určují kapacitu pohlcovače, a tím i ochrannou dobu přístroje. Jako pohlcovací hmoty se používají náplně na bázi NaOH, které pohlcují i vlhkost z vydechovaných vzdušin, a náplně na bázi Ca(OH) 2, které vlhkost nepohlcují. Další přísady zlepšují vlastnosti mechanické a absorpční. Při funkci pohlcovače dochází ke tvorbě uhličitanů a absorpci vody za exotermické reakce, která způsobuje oteplování vzdušin v okruhu přístroje. Obr : Schéma pracovního dýchacího přístroje Dräger BG Dýchací maska 2 Centrální přípojka dýchacích hadic 3 Odsliňovač 4 Výdechová hadice 5 Výdechová ventilová komora 6 Přípojka výdechové komory k pohlcovači 7 Pohlcovač 8 Přípojka dýchacího vaku k pohlcovači 9 Dýchací vak 11 Přípojka dýchacího vaku ke sdružené komoře 12 Vdechová ventilová komora 13 Vdechová hadice 14 Tlaková láhev 210

211 15 Uzavírací ventil; 16 Převlečná matice; 17 Redukční ventil s ručním přídavkovým ventilem; 18 Sdružená komora plicní automatiky, přetlakového ventilu a varovného signálu; 19 Kyslíkové vedení; 20 Kyslíkové vedení k varovnému signálu; 21 Kryt přístroje; 23 Manometr; 24 Vedení k manometru; 25 Uzávěr manometrového vedení. Obr : Schéma izolačního sebezáchranného přístroje Sebezáchranný izolační regenerační přístroj s tlakovým kyslíkem je schematicky znázorněn na obrázku Na uvedeném principu pracoval sebezáchranný přístroj SK 4. Při použití kyslíkové láhve o obsahu 0,7 l plněné na tlak 20 MPa má přístroj ochrannou dobu od jedné do dvou hodin podle nastavené dodávky kyslíku od 0,8 až 1,9 l/min. Obr : Schéma izolačního sebezáchranného přístroje 1 Tlaková láhev 2 Redukční ventil s ručním přídavkovým ventilem 3 Dýchací vak 4 Přetlakový ventil 5 Přípojka masky nebo ústenky 6 Vdechový ventil 7 Výdechový ventil 8 Manometr 9 Pohlcovač Izolační regenerační přístroje s chemicky vázaným kyslíkem Regenerační přístroje s chemicky vázaným kyslíkem izolují dýchací orgány člověka od okolního prostředí. Vyrábějí se jako přístroje sebezáchranné, cvičné, pomocné a výjimečně jako pracovní. Pohlcování kysličníku uhličitého z vydechovaných vzdušin a současně uvolňování odpovídajícího množství kyslíku zajišťuje regenerační pohlcovač, který je plněn převážně s peroxidů alkalických kovů obsahujících chemicky vázaný kyslík. Kyslík se uvolňuje působením vlhkosti vydechovaných vzdušin a působením vydechovaného CO 2. 1 Chemický vyvíječ 2 Spouštěcí zařízení 3 Obousměrná vrapovaná hadice 4 Ústenka 5 Nosní svorka 6 Dýchací vak 7 Přetlakový ventil 8 Pouzdro. 211

212 V naprostém klidu byla zjištěna ochranná doba u sebezáchranného přístroje ŠS 7 až 300 minut. ŠS 7 byl však konstruován pro zatížení při středně těžké práci po dobu 40 minut a jeho ochranná doba v klidu se prodlužuje na 180 minut. K regeneraci vzdušin byla použita hmota s chemicky vázaným kyslíkem na bázi peroxidu sodíku a draslíku. Příkladem vyvíjení kyslíku je reakce peroxidu sodnodraselného, s vydechovanými vzdušinami, která probíhá v zásadě podle rovnic: A hydroxidy pak reagují, přičemž uvolněná voda vstupuje znovu do reakce s. Přistroj je v pohotovostním stavu uzavřen v pouzdru. Těsně před nasazením se odtrhává pojistný zámek na víku přístroje, které se odhodí, a tím se jednak uvolní dýchací vak a vrapovaná hadice s ústenkou, jednak se uvede v činnost iniciační náplň, která umožní nárazově uvolnění nejméně 5 litrů kyslíku během 20 až 30 sekund. Vzhledem k tomu, že vyvíjené množství kyslíku přesahuje spotřebu, hromadí se přebytečné vzdušiny v dýchacím vaku. Ten je proto opatřen tahovým přetlakovým ventilem umožňujícím odpouštění přebytečných vzdušin. Konstrukce přístroje nemá žádné jiné ventily a žádné prvky regulace. Po použití nebo po uplynutí užitné doby se přístroj odborným způsobem zlikviduje. V současné době se všechny sebezáchranné přístroje nahrazují přístroji Dräger OXY K 50S. VYHLÁŠKA Českého báňského úřadu ze dne 8. července 2002, 4aSebezáchranné přístroje (1) V uhelných dolech mohou být používány pouze sebezáchranné přístroje izolačního typu. Na ostatních dolech může být na základě příznivého posouzení a vyhodnocení rizik použit místo sebezáchranného přístroje izolačního typu sebezáchranný přístroj filtrační. (2) Na jednom dole se může používat pouze jeden druh sebezáchranného přístroje. (3) Sebezáchranný přístroj smí být k použití vydán pouze za předpokladu, že na přístroji je zřetelně vyznačeno schéma způsobu jeho použití. (4) Sebezáchranný přístroj může zaměstnanec v dole odložit na pracovišti pouze do vzdálenosti nejvíce 5 metrů od sebe. (5) Organizace prokazatelně seznámí a prakticky procvičí zaměstnance v používání sebezáchranného přístroje, a to před jeho prvním přidělením. Praktické procvičení se opakuje nejméně jednou ročně. (6) Pro praktické cvičení pracovníků zajistí organizace takový počet cvičných sebezáchranných přístrojů, aby bylo možno ve stanovených lhůtách provést praktické cvičení pracovníků. Pro praktické cvičení je možno použít i vyřazených sebezáchranných přístrojů Přístroje s otevřeným okruhem Dýchací přístroje s otevřeným okruhem izolují dýchací orgány člověka od okolního prostředí. Od přístrojů regeneračních se liší v podstatě jenom tím, že vdechované vzdušiny ze zásobníku, který je součástí přístroje, nejsou vydechovány zpět do uzavřeného okruhu, ale vystupují do okolního prostředí. Dostatek kyslíku pro dýchání je zajištěn ze zásobníku vzduchu nebo dýchací směsi s dostatečným obsahem kyslíku. Zásobníkem je jedna nebo několik lahví, které bývají různých velikostí a jsou plněny přetlakem od 15 do 30 MPa. 212

213 Ochranná doba přístrojů se při těžké práci blíží hodnotám kolem 15 minut na každých litrů zásoby vzduchu Přístroje hadicové Hadicové dýchací přístroje izolují dýchací orgány člověka od okolního prostředí a od přístrojů s otevřeným okruhem se liší pouze tím, že nemají vlastní zásobu dýchacích vzdušin. Ty jsou dopravovány k dýchacím orgánům přiměřeně dlouhou hadicí. Vydechované vzdušiny vystupují rovněž do okolního prostředí. Hadice značně omezuje pohyblivost uživatele. Nejjednodušší typy jsou podtlakové s poměrně krátkou hadicí, kde jsou vdechované vzdušiny dopravovány silou dýchacího svalstva. Odpor hadice ohraničuje její délku na maximálně 20 m. Častěji používané jsou přetlakové hadicové přístroje, kde jsou vdechované vzdušiny dopravovány k dýchacím orgánům přetlakem, vyvolaným vhodným zdrojem přetlaku (dmychadlo, injektor, ruční čerpadlo aj.). V posledních letech jsou nahrazovány přístroji s otevřeným okruhem, které neomezují pohyb Přístroje filtrové Filtrové dýchací přístroje zabraňují vstupu škodlivých látek, obsažených v okolním prostředí, do dýchacího orgánu člověka tím, že škodlivinu odstraní, odfiltrují a propustí zbývající složky. Znamená to, že člověka od okolí neizolují a v okolním prostředí musí být dostatečný parciální tlak kyslíku. V roce 2013 nabízený sebezáchranný přístroj FSR W65-2 BL je určen pro záchranu a únik z podzemí dolu, není možno jej použít jako přístroj pracovní. Přístroj je určen na jednorázové použití. FSR W65-2 BL chrání uživatele před oxidem uhelnatým (CO) a dalšími nebezpečnými plyny, vznikajícími při požárech a jiných mimořádných událostech. Přístroj je koncipován jako filtrační, nechrání tedy před kyslíkovým deficitem. Podmínkou pro použití je minimální obsah O 2 v ovzduší 17%. Oproti dosud používaným přístrojům OXY K 50S jsou nabízené přístroje výrazně lehčí, menší a lze je nosit připevněné na opasku, což usnadňuje jejich operativní a bezpečné použití (v uhelných dolech nejsou povoleny). Konstrukce a funkce přístroje FSR W65-2 BL Přístroj je hermeticky uzavřen v nerezovém obalu a skládá se zejména z filtru, ústenky, nosní svorky a výdechového ventilu. Při použití vdechované vzdušiny procházejí hrubým filtrem (chrání před prachem a většími částicemi), prachovým filtrem a dále přes vrstvy katalyzátoru CO (hopkalit s dalšími příměsemi). Katalyzátor přeměňuje CO na CO2 a také zadržuje jiné nebezpečné plyny. Vdechované vzdušiny dále procházejí tepelným výměníkem k uživateli. Vydechované vzdušiny odcházejí výdechovým ventilem do okolního ovzduší. Při dýchání 30 l/min a 70 % relativní vlhkosti ovzduší a při koncentraci 0,1 % objemu níže uvedených plynů, je ochranná doba pro : C 6 H 12 - Cyklohexan.25 min HCN - Kyanovodík 65 min H 2 S - Sirovodík 85 min Cl 2 - Chlor...30 min SO 2 - Oxid siřičitý 55 min NH 3 - Čpavek..100 min Při dýchání 40 litrů/min. a při koncentraci 0,25 % objemu je ochranná doba pro: CO - Oxid uhelnatý.120 min. 213

214 Obr : Princip činností filtračního sebezáchranného přístroje Při vyšší koncentraci CO v okolní atmosféře (asi od 0,5 % CO) se vdechované vzdušiny začnou ohřívat. Toto zahřívání indikuje správnou funkci přístroje a přístroj nesmí být sejmut za žádných okolností. Může být sejmut až v čerstvých větrech, které již neobsahují nebezpečné plyny. Přístroj nezachycuje pachy a na rozdíl od izolačních přístrojů ve vdechovaných vzdušinách je cítit zápach z požárních zplodin. 1 Nosní svorka 2 Ústenka 3 Podpěra brady 4 Pohlcovač CO 5 Předfiltr a pohlcovač CO 6 Prachový filtr 7 Hrubý prachový filtr 8 Vdechové vzdušiny 9 Výdechové vzdušiny 10 Hlavové popruhy 11 Tepelný výměník 12 Výdechový ventil 214

215 21 Ochrana zdraví Kategorizace prací v závislosti na míře rizika prašnosti je uvedena v části 15 - Důlní prach. Kategorizace prací v závislosti na míře rizika zátěží teplem je uvedena v části 13 - Klimatické podmínky První pomoc První pomoc (PP) je definována jako soubor jednoduchých úkonů a opatření, které při náhlém ohrožení nebo postižení zdraví člověka omezují rozsah a důsledky tohoto ohrožení či postižení. Poskytnout první pomoc je povinen každý občan České republiky starší 18 let, pokud tím neohrozí svoje zdraví či život. Povinnost poskytnout první pomoc Do příjezdu záchranné služby je občan povinen poskytnout první pomoc dle svých možností a schopností. První pomoc nemusíme poskytnout pouze tehdy, pokud by bylo ohroženo zdraví zachránce (požár, úseky pod napětím apod.) či někoho jiného. Neposkytnutí první pomoci je trestným činem, dle zákona č. 40/2009 Sb., trestní zákoník, ve znění pozdějších předpisů, stanoví v 150 a 151 sankce za neposkytnutí pomoci. Tento trestný čin je v zákoně přesně formulován, rozdílnou trestní sazbou je rozlišeno neposkytnutí pomoci v případech: kdy tak bylo možno učinit bez nebezpečí pro sebe nebo jiného, kdy byl podle povahy svého zaměstnání dotyčný povinen takovou pomoc poskytnout, kdy řidič dopravního prostředku, který po dopravní nehodě, na níž měl účast, neposkytne osobě, která při nehodě utrpěla újmu na zdraví, potřebnou pomoc, ač tak může učinit bez nebezpečí pro sebe nebo jiného. Pozn.: Od roku 2010 se neškoleným laickým zachráncům doporučuje při kardiopulmonální resuscitaci pouze stlačovat hrudník a neprovádět umělé dýchání z úst do úst (plicní ventilaci). Zachránci vyškolení v resuscitaci by měli klasickým způsobem střídat komprese hrudníku a umělé vdechy v poměru 30 : 2. Postup při poskytování první pomoci 1. Zjistíme, zda je osoba při vědomí osobu hlasitě oslovíme, případně jemně zatřepeme ramenem; pokud neodpovídá, tak: 2. Přivoláme pomoc z okolí (hlasitým "POMOC!") 3. Nejbližší osobě nařídíme, aby přivolala Zdravotnickou záchrannou službu 4. Zastavíme masívní vnější tepenné krvácení, nejlépe aplikací tlakového obvazu či zaškrcením nad ránou směrem k srdci (priorita!) 5. Přiložíme ucho k ústům postiženého a poslechem a zároveň oční kontrolou hrudníku zjistíme, zda postižený dýchá; pokud nedýchá, tak: 6. Vyčistíme dutinu ústní (od žvýkaček, bonbonů, zvratků) a postiženému hlavu šetrně zakloníme; pokud nezačne dýchat, tak: 7. Zahájíme kardiopulmonální resuscitaci a pokračujeme v jejím provádění až do příjezdu Zdravotnické záchranné služby či úplného vyčerpání zachránců. Zhodnocení stavu vědomí Hodnocení hloubky bezvědomí můžeme orientačně rozlišit takto: 1. Bdělost. Nemocný či zraněný má otevřené oči, vnímá své okolí, nemusíme jej oslovovat, abychom se ujistili o jeho vědomí. 2. Reaguje na slovní podnět. Na naše oslovení reaguje. Pokud je reakce zpomalena a spolupráce se zachráncem je minimální. 3. Reakce pouze na bolestivý podnět (štípnutí apod ). Nemocný je v nebezpečí ucpání dýchacích cest zapadnutím jazyka. 4. Nereaguje ani na bolestivé podněty. 215

216 Vyšetření dýchání Nejdříve bychom měli zjistit, jestli postižený nemá něco v dutině ústní, poté mu uvolnit dýchací cesty a nakonec zkontrolovat, jestli spontánně dýchá. Pokud bychom první krok provedli na druhém místě nebo až naposled, nečistoty z dutiny ústní by zapadly do uvolněných dýchacích cest a postižený by se udusil. 1. Pacientovi otočíme hlavu na stranu, otevřeme ústa a podíváme se, zda v nich není žvýkačka, bonbon, zubní protéza, zvratky, bahno či něco jiného, co tam nepatří pokud ano, jedním nebo dvěma prsty obalenými např. v kapesníku postiženému opatrně od jednoho koutku k druhému dutinu ústní vytřeme. Musíme si dávat pozor, abychom nečistoty nezatlačili hlouběji do dýchacích cest. 2. Když je dutina ústní čistá, tlakem na čelo a tahem za bradu postiženému zakloníme hlavu. Tím mu uvolníme dýchací cesty. 3. Sledujeme hrudník - pokud nevidíme dýchací pohyby nebo vidíme jen ojedinělé, "lapavé" nádechy, zahájíme resuscitaci. Pokud jsme si jisti, že vidíme normální dýchání (normální hloubka i frekvence nádechů), můžeme otočit postiženého do zotavovací polohy (dříve stabilizovaná), vždy ale důkladně sledujeme stav dýchání a při jakýchkoliv pochybnostech umístíme postiženého zpět na záda. Pokud jsme byli svědky náhlého kolapsu postiženého, uvedení do zotavovací polohy se nedoporučuje pro riziko nerozpoznání náhlé zástavy oběhu (zástava dýchání následuje v takovém případě několik desítek sekund až několik minut po zástavě oběhu). Vyšetření krevního oběhu Vzhledem k velkému zdržení (u pacienta bez pulsu až minuta) se podle současných (Europeanguidelines 2010) návodů u nereagujících a nedýchajících pacientů hledání pulsu neprovádí. Provádí se pouze kontrola dechu, jelikož u pacienta bez krevního oběhu dochází k zástavě dýchání a naopak. Taktéž u nevycvičeného laika existuje reálné riziko, že cítí svůj vlastní puls, který falešně považuje za puls postiženého. Z těchto důvodů není hmatání pulzu u osob v bezvědomí doporučováno a vyšetřování pulzu není součástí postupů laické první pomoci. Požadavek na hmatání pulzu je jeden z nejčastěji se opakujících mýtů první pomoci. Puls je nejlépe hmatný na krkavici, na radiální tepně na zápěstí, na femorální (stehenní) tepně - pod tříselným vazem. Zotavovací poloha Do zotavovací polohy můžeme uložit postižené v bezvědomí, kteří mají zachované dostatečné dýchání, tzn. nemají žádnou zjevnou poruchu dýchání. Zotavovací poloha plně nahrazuje polohu stabilizovanou. Stabilizovaná poloha byla nahrazena novými guidelines 2005, které vzešly v platnost ke konci téhož roku. Poloha na boku - zotavovací - eliminuje riziko vdechnutí žaludečního obsahu při zvracení postižených v bezvědomí. V této poloze má postižený volné dýchací cesty díky zakloněné hlavě a v případě zvracení nehrozí zatečení a vdechnutí žaludečního obsahu a následné udušení. Zotavovací poloha je polohou preventivní, nikoliv léčebnou, proto musíme i v této poloze postiženého nadále důkladně sledovat - hlavně dýchání - a v případě náznaku nebo poruchy dechu okamžitě překulit postiženého zpět na záda a uvolnit dýchací cesty provedením záklonu hlavy, případně zahájit neodkladnou resuscitaci. K obturaci dýchacích cest může dojít buď zapadlým jazykem, nebo přítomností cizího tělesa v dýchacích cestách. V takovýchto případech je nutné okamžitě jednat a neotálet s poskytnutím první pomoci, protože postižený je akutně ohrožen na životě a mohl by se bez naší pomoci velice rychle udusit. Buňky mozku, které jsou na potřebu kyslíku nejnáchylnější, odumírají již po 5 minutách bez přísunu kyslíku, času tedy není mnoho a na vteřinách záleží i z hlediska následného možného poškození mozku. 216

217 Obr. 21-1: Postup uložení postiženého do zotavovací polohy Tepenné krvácení Při krvácení se snažíme omezit průtok krve ranou a podpořit tak srážení krve. Toho docílíme působením tlaku na ránu a jejím zvednutím nad úroveň srdce. Tlak můžete vyvíjet přímo na ránu - tepenné krvácení - nebo na přívodní tepnu - tlakové body. Celkový objem krve dospělého člověka je asi 4,5-6 litrů. S krevní ztrátou do 10% objemu, tj. až 500 ml, se tělo dokáže vyrovnat samo, ale náhlá ztráta už 1/3 objemu krve vede ke vzniku šokového stavu, proto je nutné takovou ztrátu nahradit infuzními roztoky. Při poranění velké tepny - pažní, stehenní, krční - lze vykrvácet do 90 vteřin, proto má účinné zastavení rozsáhlého krvácení přednost před úkony resuscitace.tepnami je po těle distribuována okysličená krev, která má jasně červenou barvu. Příznaky - jasně červená krev, vystřikuje z rány v závislosti na srdečním pulsu, jak krvácením slábne tlak, tak i proud krve slábne. Nejúčinnější je stisk prsty přímo v ráně, pokud nelze jinak, stisk nepovolujte až do příjezdu záchranné služby. Z hlediska prevence vstupu infekce do rány si obalte prsty kusem "čisté" tkaniny, pokud máte, tak rozhodně použijte zdravotnické rukavice!!! Stisk nejbližšího tlakového bodu mezi ránou a srdcem Obr. 21-2: Tlakové body Tlakový bod je místo, kde je tepna dobře dostupná a má pod sebou pevný podklad - nejčastěji kost, ke které ji lze přitlačit. Základní tlakové body můžete vyhledat dle následujícího schématu (obr. 21-2). Spánkový tlakový bod - spánková tepna před hrbolem ušního boltce Lícní tlakový bod - lícní tepna před úhlem dolní čelisti, při krvácení z úst nebo tváře krční tlakový bod - krční tepna, karotida, při krvácení z jazyka nebo karotidy podklíčkový tlakový bod - podklíčková tepna za klíční kostí, stisk proti prvnímu žebru, při krvácení z ramene a amputaci horní končetiny pažní tlakový bod - pažní tepna mezi dvoj- a trojhlavým svalem pažním, při krvácení z předloktí a ruky 217

218 břišní tlakový bod - břišní aorta, stisk se provádí krouživým pohybem ruky sevřené v pěst, při vysoké amputaci dolní končetiny nebo při gynekologickém krvácení stehenní tlakový bod - stehenní tepna v tříslech, při krvácení z dolní končetiny podkolenní tlakový bod - podkolenní tepna mezi zadní částí stehna a lýtka Žilní krvácení Žilami je z těla, do srdce a plic, vedena krev k okysličení, tudíž je neokysličená a má tmavě červenou barvu. Příznaky - tmavě červená krev, z rány volně vytéká, nepulzuje. První pomoc - položit postiženého a zvednout postiženou končetinu nad úroveň srdce pro snížení tlaku a průtoku v poraněné končetině, přiložit tlakový obvaz, pokud obvaz prosakuje, přiložte další vrstvu, maximálně však 2 vrstvy. Původní vrstvu neodstraňujte, pokud nemáte tlakový obvaz, stiskněte ránu přímo prsty (přes tkaninu) a snažte se rozhodně pracovat v rukavicích Krvácení z dutin Krvácení z nosu Příznaky - volně vytékající krev z nosu, krvácení může vzniknout z několika příčin úraz nosu, vysoký krevní tlak, porucha srážlivosti krve, zlomenina báze lební. První pomoc - posaďte postiženého do mírného předklonu, aby nepolykal krev a zmáčkněte mu nosní křídla, ta držte po dobu cca 10 minut, zásadně nic do nosu nestrkejte, pokud krvácení neustává, dopravte postiženého k lékaři. Krvácení ze zvukovodu Příznaky - vytékající krev ze zvukovodu, většinou s příměsí mozkomíšního moku příznak zlomeniny báze lební. První pomoc - zavolat lékařský výjezd, sledovat základní životní funkce - dýchání, položte pacienta na bok, na stranu poraněného ucha, ucho sterilně překryjte čtvercem. Krvácení z dutiny ústní Příznaky - viditelné krvácení z dutiny ústní. První pomoc - při krvácení jazyka stiskněte krční tlakový bod, při krvácení z dásní po vytažení zubu vložte tampón a nechte postiženého skousnout. Gynekologické krvácení Příznaky - úrazové krvácení, úraz genitálií. První pomoc zavolat lékařský výjezd, sledovat základní životní funkce - dýchání, protišoková opatření - poloha vleže se zvýšenými končetinami, přiložte savý materiál - hygienické vložky. Krvácení z řitního otvoru Příznaky - krev ve stolici - krvácení z trávicího traktu, nádor tlustého střeva, volně vytékající krev - prasknutí hemeroidů, úraz řitního otvoru natržením. První pomoc zavolat lékařský výjezd, všímat si toho, je-li krev tmavá - natrávená, nebo čerstvá, sledovat základní životní funkce - dýchání, protišoková opatření První pomoc při zlomeninách Teoreticky dokonalá fixace přes dva sousední klouby tak, aby postižený nemohl s končetinou hýbat, ale pokud nebudete nuceni postiženého transportovat, tedy pokud jemu ani vám nehrozí jiné další nebezpečí (požár, výbuch, pád apod.), ponechte postiženého v poloze, v jaké jste ho našli, a zavolejte lékařský výjezd. Není nutné vymýšlet a sestavovat nejrůznější alternativní dlahy (odkory, trubky apod.), záchranáři přiloží nemocnému vlastní dlahu a tu vaši stejně zničí. Dlahu přiložte pouze v případě, budete-li muset zraněného transportovat sami, ať už z jakéhokoliv důvodu, dále sledujte základní životní funkce, snažte se postižené místo chladit, u otevřených zlomenin přiložte na ránu sterilní krytí a zastavte krvácení. 218

219 Úrazy hrudníku Poranění hrudníku vzniká působením hrubé, většinou tupé síly na hrudní stěnu. Poranění hrudníku dělíme na otevřená a uzavřená. Mezi poranění hrudníku zahrnujeme jak zlomeniny žeber, tak poranění vnitřních orgánů, které se pod hrudním košem nacházejí plíce, srdce, pohrudnice, jícen, průdušnice, důležité cévy. Veškeré úrazy směřující na hrudník limitují postiženého velkou bolestivostí a potížemi při dýchání. Příznaky: zlomeniny žeber bolest většinou závislá na dýchání, deformace hrudníku, palpační nesnesitelná bolest, hematomy poranění plic dušnost, vykašlávání, až chrlení krve zpěněná, světle červená poranění srdce zhmoždění zástava srdce resuscitace poranění pohrudnice pneumotorax průnik vzduchu mezi pohrudnici a dutinu hrudní dušnost, selhávání dechu. Pneumotorax Pneumotorax je stav, kdy se do pohrudniční dutiny mimo dýchací cesty dostane vzduch, který utlačuje plíci a ta postupně kolabuje. Většinou vzniká jako následek úrazu hrudníku, ale může vzniknout i spontánně - astma, tuberkulóza. Rozlišujeme několik typů pneumotoraxu: Uzavřený - došlo k jednorázovému vniknutí vzduchu do pohrudniční dutiny, otvor se ihned uzavřel a další komunikace s vnějším prostředím neprobíhá. Vzniká nejčastěji při vnitřních poraněních plic a dýchacích cest, většinou spontánně. Postižený se s tímto stavem vyrovná většinou bez výraznějších respiračních problémů, vzduch z pohrudniční dutiny se postupně vstřebá a smrštění plíce se upraví. Otevřený - mezi pohrudniční dutinou a vnějším prostředím je stálá komunikace otvorem v hrudní stěně. Při nádechu dochází k přetlačování mezihrudí na zdravou stranu, čímž dochází k utlačování zdravé plíce. Při výdechu se mezihrudí vrací zpět. Tyto pohyby mezihrudí se nazývají "vlání mezihrudí". Smršťování postižené plíce při nádechu a částečné rozpínání při výdechu se nazývá paradoxní dýchání. Vhodnou první pomocí (obr. 21-3) převedeme otevřený pneumothorax na uzavřený. Přetlakový, tenzní - rána se při nádechu otevírá a při nádechu uzavírá, záklopka - kus poraněné tkáně, brání výstupu vzduchu, který se v pohrudniční dutině hromadí a trvale tak přetlačuje mezihrudí na zdravou stranu. Přetlakový pneumotorax je proti otevřenému mnohem nebezpečnější a vyžaduje včasný zásah lékaře, který zavedením drénu do hrudníku vzduch odsaje. Obr. 21-3: Poloprodyšný obvaz Příznaky - dušnost, rána na hrudníku, z níž vytéká světle červená zpěněná, čerstvě okysličená krev, možnost vzniku šokového stavu, zrychlená srdeční frekvence, bledost, cyanóza - promodrání rtů, neklid, pokles krevního tlaku, slyšitelné unikání vzduchu První pomoc zavolat lékařský výjezd, sledovat základní životní funkce - dýchání, krytí rány, uložení do polohy v polosedě, přiložení poloprodyšného obvazu, tvořen 3 vrstvami - sterilní krytí, igelitová vrstva, náplast ze tří stran 219

220 (obr. 21-3), upadá-li postižený do šokového stavu, změníme polohu na protišokovou - na zádech se zdviženýma nohama, cizí těleso v ráně ponecháme a fixujeme Bezvědomí Nalezneme-li postiženého v bezvědomí i bez příznaků poranění, i kdyby přišel k vědomí, postiženého netransportujeme, ale ihned v každém případě zavoláme lékařský výjezd. I kdyby postižený tvrdil, že už je v pořádku, nebereme na jeho tvrzení ohled Ochrana zdraví před vznikem nemocí z povolání v podmínkách OKD Nemoci z povolání a kategorizace prací Postup při uznávání nemocí z povolání či ohrožení nemocí z povolání (NzP) stanovuje vyhláška Ministerstva zdravotnictví č. 342/1997 Sb., ve znění pozdějších předpisů. Podle této vyhlášky mohou v České republice uznávat nemoci z povolání pouze střediska nemocí z povolání vyjmenovaná ve vyhlášce Ministerstva zdravotnictví, která jsou uvedená v příloze vyhlášky. Nemoci z povolání jsou podle 1 odst. 1 nařízení vlády č. 290/1995 Sb. nemoci vznikající nepříznivým působením chemických, fyzikálních, biologických nebo jiných škodlivých vlivů, pokud vznikly za podmínek uvedených v Seznamu nemocí z povolání, to znamená: pokud vznikly výlučně nebo převážně při výkonu určité práce. Jejich klinický obraz je pak pro tento účinek charakteristický. Nemocí z povolání se rozumí též akutní otrava vznikající nepříznivým působením chemických látek. Nemoci z povolání jsou uvedeny v Seznamu nemocí z povolání, který tvoří přílohu zmíněného nařízení. Choroby, které nejsou v zákoně vyjmenovány, nelze jako nemoci z povolání přiznat. Vlastní Seznam nemocí z povolání je rozdělen do šesti kapitol: nemoci způsobené chemickými látkami mají 55 položek, působení fyzikálních faktorů zahrnuje 12 položek, kapitola o nemocech dýchacích cest obsahuje 12 položek. Samostatná kapitola pokrývá kožní nemoci z povolání, dále pak nemoci přenosné a parazitární a v poslední kapitole nemoci způsobené ostatními faktory a činiteli. Choroby z povolání vzniklé při práci v podzemí dolů OKD patří převážně do kapitol II a III. KAPITOLA II. Nemoci z povolání způsobené fyzikálními faktory: 2.4 porucha sluchu způsobená hlukem; 2.6 nemoci cév rukou při práci s vibrujícími nástroji a zařízeními; 2.7 nemoci periferních nervů horních končetin charakteru ischemických a úžinových neuropatií při práci s vibrujícími nástroji a zařízeními; 2.8 nemoci kostí a kloubů rukou, zápěstí nebo loktů při práci s vibrujícími nástroji a zařízeními; 2.9 nemoci šlach, šlachových pochev nebo úponů, svalů nebo kloubů končetin z DNJZ. KAPITOLA III. Nemoci z povolání týkající se dýchacích cest, plic, pohrudnice a pobřišnice: 3.1 pneumokoniózy způsobené prachem s obsahem volného krystalického oxidu křemičitého; silikóza s přihlédnutím k dynamice; silikóza s typickými rtg znaky; silikóza komplikovaná; silikotuberkulóza; pneumokonióza uhlokopů s přihlédnutím k dynamice; pneumokonióza uhlokopů s typickými rtg znaky; pneumokonióza uhlokopů komplikovaná; pneumokonióza uhlokopů ve spojení s tuberkulózou. 220

221 Přiznání nemoci z povolání musí být podle zákona podloženo hygienickým posudkem spádového Odboru hygieny práce, který potvrzuje, že pacient pracoval za podmínek, za kterých může suspektní choroba z povolání vůbec vzniknout. V posudku je charakterizována míra expozice, sledované (a to dlouhodobě) hladiny toxické noxy v ovzduší, hladiny hluku na pracovišti, technologická charakteristika vibrujícího nářadí, epidemiologická situace oblasti při infekčních chorobách. Fyziolog práce vystavuje posudek o typu zátěže lokomočního aparátu v jednotlivém posuzovaném místě pracovního zařazení. Ohrožením nemocí z povolání se podle 347 zákoníku práce rozumí takové změny zdravotního stavu, jež vznikly při výkonu práce nepříznivým působením podmínek, za nichž vznikají nemoci z povolání, avšak nedosahují takového stupně, který lze posoudit jako nemoc z povolání, a další výkon práce za stejných podmínek by vedl ke vzniku nemoci z povolání. Lékařský posudek o ohrožení nemocí z povolání vydává zdravotnické zařízení příslušné k vydání lékařského posudku o nemoci z povolání. Vláda může stanovit nařízením, které změny zdravotního stavu jsou ohrožením nemocí z povolání. U jedné osoby může být ve sledovaném roce nahlášeno více případů profesionálních onemocnění, a to i když se jedná o stejnou položku seznamu NzP, nebo byla nemoc vyvolána stejným škodlivým faktorem (noxou). Nemoc z povolání může být zjištěna a následně nahlášena i po ukončení pracovního poměru, např. u osob pobírajících starobní důchod. V případě vydání lékařského posudku, že osoba, jejíž nemoc byla uznána za nemoc z povolání, již touto nemocí netrpí, zasílá se do NRNP hlášení o ukončení nemoci z povolání, resp. ohrožení nemocí z povolání. Kategorizace prací Podle zákona č. 258/2000 Sb. o ochraně veřejného zdraví a o změně některých souvisejících zákonů a podle vyhlášky č. 432/2003 Sb., kterou se stanoví podmínky pro zařazování prací do kategorií, jsou kategorie práce definovány takto: a) kategorie první práce, při nichž podle současného poznání není pravděpodobný nepříznivý vliv na zdraví, b) kategorie druhá práce, při nichž podle současné úrovně poznání lze očekávat jejich nepříznivý vliv na zdraví jen výjimečně, zejména u vnímavých jedinců, tedy práce, při nichž nejsou překračovány hygienické limity faktorů stanovené zvláštními právními předpisy (hygienické limity), a práce naplňující další kritéria pro jejich zařazení do kategorie druhé, c) kategorie třetí práce, při nichž jsou překračovány hygienické limity, a práce naplňující další kritéria pro zařazení práce do kategorie třetí podle přílohy č. 1 zmiňované vyhlášky, přičemž expozice fyzických osob, které práce vykonávají (dále jen osob ), není spolehlivě snížena technickými opatřeními pod úroveň těchto limitů, a pro zajištění ochrany zdraví osob je proto nezbytné využívat osobní ochranné pracovní prostředky, organizační a jiná ochranná opatření, a dále práce, při nichž se vyskytují opakovaně nemoci z povolání nebo statisticky významně častěji nemoci, jež lze pokládat podle současné úrovně poznání za nemoci související s prací, d) kategorie čtvrtá práce, při nichž je vysoké riziko ohrožení zdraví, které nelze zcela vyloučit ani při používání dostupných a použitelných ochranných opatření. Kategorie, do které má být práce zařazena podle 37 odst. 3 písm. c) zákona, se v případě, že jde o práci spojenou s expozicí několika faktorů, stanoví podle nejméně příznivě hodnoceného faktoru. Příslušná KHS může také rozhodnout o tom, že i práce kategorie 2 je prací rizikovou (2R), např. z důvodů vzájemného ovlivňování účinků jednotlivých vyskytujících se faktorů. 221

222 Škodliviny způsobující nemoci z povolání Zátěž hlukem Hluk je jedním z fyzikálních faktorů, který nepříznivě ovlivňuje lidské zdraví. Je definován jako každý zvuk, který vyvolává nepříjemný nebo rušivý pocit a může být škodlivý pro zdraví nebo může být jinak nebezpečný. Hluk v životním prostředí vzniká činností lidí, např. doprava, průmysl, zábava apod., nebo přirozenou cestou nezávisle na člověku, např. prouděním vody v tocích, prouděním vzduchu, projevy fauny apod. Obr. 21-4: Frekvenční (kmitočtová) charakteristika zvuku Z fyzikálního hlediska je zvuk definován jako mechanické vlnění pružného prostředí ve frekvenčním rozsahu vnímání normálního lidského sluchu od 20 do Hz. Neslyšitelný zvuk o frekvenci nižší než 20 Hz označujeme jako infrazvuk, neslyšitelný zvuk o frekvenci vyšší jak Hz jako ultrazvuk (obr. 21-4). Z energetického hlediska se hodnoty zvuku nejčastěji vyjadřují hladinami akustického tlaku L. Jednotkou je Bel (v praxi je používán decibel db). Zvuk se šíří nejen vzduchem (nejčastější projev), ale i pevným a kapalným prostředím (stavebními a strojními konstrukcemi, potrubím, podložím staveb apod.). Pouze ve vakuu se zvuk nešíří. Lidský sluch vnímá nejen výšku zvuku, ale také jeho intenzitu. Graficky je oblast slyšení znázorněna na obrázku Obr. 21-5: Oblast slyšitelných frekvencí zvuku Hluk a zdraví Na každém pracovišti se setkáváme s různými zvuky různé intenzity. Pro charakteristiku této skutečnosti je užíván název hluk nebo hlučnost. Jedná se o směsici nejrůznějších tónů a šumů. 222

223 Tiché pracoviště je pro psychiku i osobnost velkou výhodou. Avšak v hornictví se užívá celá řada velice hlučných strojů. Při hodnocení hlučnosti se nesmíme omezit pouze na intenzitu hlučnosti (v db), ale musíme hodnotit i výšku, frekvenci hluku (v Hz = hertzích). Člověk vnímá zvukovou intenzitu v rozsahu asi 130 decibelů. Literatura uvádí přehled hluků v jednotlivých hladinách intenzity: Intenzita*Hluk (v závorce vzdálenost od zdroje) 10 db*počátky sluchového vnímání 20 db*šelest listí 30 db*tichý šepot (1 m) 40 db*hluk pronikající zvenčí do uzavřené místnosti v tiché městské čtvrti 50 db*tichý hovor, slabě hrající rozhlas (1 m) 60 db*hovor nezvýšeným hlasem (5 m) 65 db*normální rozhovor (1 m), kašlání (1 m) 70 db*psací stroj (1 m), hra na klavír v obytné místnosti 80 db*silný dopravní ruch (7 m), sborové čtení 90 db*provoz na dálnici (7 m), pneumatické kladivo (3 m), db*traktor (10 m), přelet tryskového letadla, 120 db*diskotéky při maximálním zesílení 130 db*tryskový motor Z hlediska časového lze rozeznávat hluk nepřetržitý a hluk pravidelně nebo nepravidelně přerušovaný. Hluk nepravidelně přerušovaný je charakteristický např. pro stavební praxi. Jde např. o hluk bagrů, kompresorů, dozérů, sbíjecích kladiv, motorových pil. Hluk znesnadňuje a někdy i znemožňuje komunikaci, dorozumívání mezi lidmi při práci. Hluk člověka obtěžuje, takže se na svou práci hůře soustředí. Musí pak vynakládat více úsilí, aby svůj pracovní úkol splnil. Působení hluku závisí na fyzikálních parametrech hluku, na frekvenci a časovém průběhu; na individuálních zvláštnostech člověka - na jeho vnímavosti, schopnosti přizpůsobení a celkovém zdravotním stavu; na denní době (hluk o stejné intenzitě a frekvenci je obvykle v noci posuzován jako víc rušivý než tentýž hluk ve dne), na ročním období (tentýž hluk v letním období je posuzován jako méně rušivý než v zimě). Rozlišujeme trvání hluku v čase, zvukovou odrazivost, propustnost a dozvuk (ozvěnu). Vykonává-li člověk jednoduchou činnost, není účinek hluku na tuto činnost většinou příliš velký. Rušivý účinek hluku je však dobře patrný při vykonávání složitější duševní činnosti. Dlouhodobá expozice hluku dokonce u mnoha pracovníků vyvolává po letech nervovou labilitu s typickými znaky neurózy. Trvalá expozice hluku o vyšších intenzitách může poškodit sluchový analyzátor. K oslabené odolnosti vůči hluku přispívají i sociální konflikty na pracovišti. Nenávratné poškození sluchu může způsobit poslech hudby o síle nad 140 db. Černá káva, kouření a alkohol údajně zvyšují záporný vliv hluku. Zvuky o frekvenci Hz mají již na lidi výrazný vliv, a to i při menší hlasitosti. Už dvacetiminutové působení hluku (4 000 Hz a 90 db) může narušit duševní koncentraci na dobu celého jednoho dne. Hluk také brzdí činnost žaludku a může vyvolat poruchy zažívání. Negativní vliv hluku se projevuje nejen přímo na sluchu (různý stupeň nedoslýchavosti), ale i na nervovém a srdečně cévním systému (vysoký krevní tlak) a na stupni únavy a vyčerpanosti jedince. Nepřiměřený hluk může negativně ovlivňovat (zvyšovat) úrazovost, zejména překrývá-li se se zvuky, které jsou výstražné. Zdravotní hodnocení hluku Zdravotní hodnocení hluku má tři hlediska: hladinu projevující se jako hlasitost zvuku, 223

224 frekvenční složení projevující se jako výška a barva, časový průběh hlukové události a její doba trvání. Vnímání hluku je čistě subjektivní pocit, který se může lišit s vysokou mírou individuality. I když je hluk vnímán subjektivně, je nutné stanovit teoretickou fyzikální míru přípustné hlukové expozice. Dle světové zdravotnické organizace WHO rozlišujeme působení hluku dle jeho intenzity a doby expozice na hluk, který způsobuje: poškození lidského zdraví ve formě zhoršení sluchu, zhoršení srozumitelnosti a komunikace řeči, poruchy spánku a fyziologických funkcí lidského organizmu jako jsou například zvýšení krevního tlaku, ischemická choroba srdeční, mentální onemocnění v podobě nejrůznějších neuróz atd. Legislativně je v ČR řešena zátěž životního prostředí hlukem zákonem č. 258/2000 Sb. o ochraně veřejného zdraví ve znění posledních změn a doplňků a Nařízením vlády č. 502/2000 Sb. ve znění posledních změn a doplňků. Vztah mezi hlučností a výskytem ukazatelů zdravotního stavu populace Základním smluvním akustickým parametrem pro popis hluku v životním prostředí je ekvivalentní hladina akustického tlaku A (váhový filtr A) LAeq. V tabulce jsou závislosti předpokládaných zdravotních potíží na průměrné intenzitě hlukové zátěže odstupňované po 5 db znázorněny stínováním plochy sloupce příslušného pásma. Tabulka číslo 34: Nepříznivé účinky hlukové zátěže (LAeq) Nepříznivý účinek Sluchové postižení* Ischemická choroba srdeční Zhoršená komunikace řečí Zvýšená nemocnost db(a) Ochrana proti hluku Ochrana proti hluku se může realizovat několika způsoby. Patří sem: změna technologie - nahrazení technologických postupů, které jsou zdrojem hluku, jinými, nehlučnými nebo méně hlučnými, stará, hlučná technická zařízení je nutno nahradit dokonalejšími, novějšími, které mají méně škodlivý vliv na lidský organismus, zmenšením vibrace součástek - obložení kmitajících se součástek materiály, které pohlcují hluk - např. korek, skelná vata apod., zmenšení rychlosti proudění - snížení obrátek u zařízení, kde se vyskytuje aerodynamický hluk, např. u ventilátorů, izolace zdrojů hluku - uzavření prostorů, které jsou zdrojem hluku, upevnění porézních materiálů pohlcujících vzduch na stěny, strop a podlahu, budování zvukoizolačních kabin, použití tzv. osobních ochranných pomůcek do uší, sluchové chrániče (ušní zátky apod.). Osobní ochranné pomůcky je třeba používat všude tam, kde nelze použít méně hlučných technologických postupů. Používání preventivních opatření a ochranných pomůcek musí řešit provozní dokumentace, to znamená Pokyny pro obsluhu a údržbu strojů a Technologické postupy pro činnosti s hlukem přesahujícím hygienické normy. 224

225 Příklad: P Ř Í L O H A technologického postupu v přípravných předcích. Ochrana pracovníků před hlukem a škodlivými vibracemi: 1. Schválené ochranné prostředky proti hluku vhodné velikosti musí při všech hlučných operacích používat všichni pracovníci zejména: a) kombajnér a jeho pomocník při ražení provozních chodeb, překopů a prorážek, b) všichni pracovníci na čelbách při práci s pneumatickými nástroji, při vrtání a sbíjení, c) všichni pracovníci pracující trvale u obsluhy vrátků. 2. Za dodržování bodu č. 1 této kapitoly je zodpovědný především každý pracovník sám. Za poučení o způsobu používání a čištění odpovídá směnový technik. Kontrolu nošení a používání ochranných prostředků proti hluku v každé směně musí provádět předák a směnový technik. 3. Při zjištění, že si pracovník nechrání sluch účinnými osobními ochrannými pomůckami, mu musí být práce zakázána až do doby zajištění vhodné ochrany sluchu. 4. Pracovníci pracující se sbíjecími a vrtacími kladivy musí při práci používat ochranné pomůcky snižující přenos vibrací na pracovníka, např. ochranné rukavice Vibrace Za vibrace se označuje pohyb pružného tělesa nebo prostředí, jehož jednotlivé body kmitají kolem rovnovážné polohy. Stejně tak jako v případě hluku je pro mechanické vlnění charakteristický přenos energie. V nejobecnějším přiblížení můžeme na člověka pohlížet jako na mechanickou soustavu složenou z dílčích hmot, tuhostí a mechanických odporů. Při působení vibrací je však pro člověka charakteristická interakce se zdrojem vibrací. Kupříkladu úroveň vibrací přenášených na člověka je výrazně ovlivněna reakcí organismu, polohou těla a končetin vzhledem ke směru vibrací, místem a velikostí plochy, přes kterou se vibrace přenášejí do lidského organismu, a silami, které během expozice vibrací člověk vyvíjí. Působení intenzivních vibrací na člověka vyvolá vždy nepříznivou odezvu lidského organismu. Při dlouhodobé expozici může dojít k jeho trvalému poškození. Největší zdravotní riziko představují v současnosti vibrace přenášené na horní končetiny při práci s různými vibrujícími nástroji a celkové vibrace. Expozice vibracím je výrazně ovlivněna faktory fyzikálními (pracovní kmitočet stroje, časový průběh a směr působení vibrací, denní a celková doba expozice aj.), biodynamickými (tělesná konstituce, hmotnost, poloha těla a končetin, obsah styčné plochy, velikost vyvozovaných sil aj.) a individuálními (predispozice k rychlému vzniku onemocnění z vibrací, kouření, léky, údržba nářadí aj.). Podle způsobu přenosu dělíme vibrace na: 1. celkové horizontální nebo vertikální vibrace, posuzované v kmitočtovém rozsahu 0,5 Hz až 80 Hz, 2. vibrace přenášené na ruce, posuzované v kmitočtovém rozsahu od 8 Hz do 1000 Hz, 3. vibrace přenášené zvláštním způsobem, na hlavu, páteř, rameno ap. posuzované v kmitočtovém rozsahu od 1 Hz do 1000 Hz, 4. celkové vertikální vibrace o kmitočtu nižším než 0,5 Hz, které vyvolávají nemoci z pohybu, 5. celkové vibrace v budovách, posuzované v kmitočtovém rozsahu od 1 Hz do 80 Hz. Vibrace vznikají v důsledku vybuzení dynamických sil při provozu jakéhokoliv stacionárního nebo mobilního strojního zařízení používaného v řadě průmyslových oborů (např. strojírenství, hutnictví, hornictví, stavebnictví), zemědělství, dopravě atd. Vhodným příkladem zdrojů vibrací mohou být ruční mechanizovaná nářadí s pneumatickým, 225

226 hydraulickým nebo elektrickým pohonem, nebo stroje či dopravní prostředky. Z praktických měření je zřejmé, že provoz převážné většiny ručního nářadí je spojen s nadměrným působením vibrací přenášených na ruce a rizikem onemocnění cév, nervů a pohybového aparátu horních končetin. Dlouhodobá expozice celkovým vibracím je nejčastěji spojena s řízením mobilních strojů. Účinky vibrací Člověka můžeme brát jako mechanickou soustavu vykazující řadu rezonančních frekvencí. Odezva organizmu na účinek vibrací závisí na intenzitě vibrací a na délce působení vibrací na organizmus. I krátkodobá expozice může vyvolat nepříznivou odezvu. Systémové účinky mohou být nebezpečné, protože uvnitř organizmu působí velké dynamické síly. Expozice vibracím je spojena s nepříjemnými subjektivními pocity. Obecně se jedná o únavu, snížení pozornosti, zhoršené vnímání, snížení pracovní výkonnosti. V hornictví musí být věnována zvýšená pozornost vibracím přenášeným na ruce a vibracím přenášeným zvláštním způsobem, které se vyskytují při práci s ručním nářadím. Při krátkodobém používání a při dodržování návodů výrobců by neměly představovat výrazné riziko. Při nesprávném používání zde může dojít ke krátkodobým zdravotním potížím projevujícím se pocity mravenčení prstů a předloktí, omezenou pohyblivostí apod. Z podrobnějšího rozboru všech měření vyplynulo, že více než 90 % vibrací v pracovním prostředí jsou vibrace přenášené na ruce pracovníků a více než 50 % těchto vibrací prokázalo překročení denní expozice vibrací přenášených na ruce. Vibrace přenášené na ruce S nadměrnými vibracemi přenášenými na horní končetiny se setkáváme v hornictví při práci s různými vibračními nástroji, jako jsou sbíječky, vrtací kladiva, pneumatické vrtačky a utahováky, nýtovačky apod. Vibrace a otřesy vznikají i při ruční práci s kladivem. Riziko vibrací se často v praxi kombinuje s rizikem nadměrné a jednostranné zátěže. Práce s vibrujícími nástroji vyžaduje aktivní svalovou práci. Síla svalového tonu ovlivňuje přenos vibrací (větší síla stisku umocňuje účinky vibrací). Dalším faktorem je postavení končetiny, resp. kloubů. Negativní efekt při práci s vibrujícími předměty má chlad a vlhko. Na prvním místě je postižení cév končetin vazoneuróza (30 Hz pneumatické nástroje, vrtačky). Amplituda těchto nástrojů bývá až 100 mm a síla zpětného rázu může být až 800 N. Při větší síle stisku dochází k anemizaci prstů a dlaní. Další postižení mohou mít formu postižení: kostí a kloubů (artróza nebo aseptická nekróza), šlach a svalů, nervů (n. ulnaris, n. medianus) ischemické nebo úžinové neuropatie (syndrom karpálního nebo kubitálního tunelu). Tato postižení se často kombinují. Často jsou spojena i s nadměrnou hlukovou zátěží (až 120 db). poškození zhoršuje chlad, vlhko, vyšší hmotnost předmětu (nutný větší stisk). Účinek na člověka - závisí na celé řadě nejrůznějších faktorů. Jsou to parametry vibrací - frekvence, amplituda, rychlost, zrychlení, směr, průběh síly apod., vedení, útlum a rezonance vibrací v organismu, délka expozice vibracím - denní a celková, způsob práce - poloha těla a horních končetin, svalové napětí, síla stisku rukojeti, váha a technický stav vibračního nástroje, místo a způsob přenosu vibrací - kolmo, horizontálně či šikmo na osu orgánu, na který působí, konstituční a věkový faktor, individuální dispozice, zdravotní stav, přídavné faktory - jednostranné přetěžování a chlad. 226

227 Nemoc z vibrací - profesionální traumatická vazoneuróza Profesionální traumatická vazoneuróza je označení pro onemocnění cév z vibrací s vyšší frekvencí ( Hz) a nízkou amplitudou za spoluúčasti chladu. Obr a 7: Profesionální traumatická vazoneuróza Konečky prstů pro nedostatečné prokrvení nejprve zbělí, později zčervenají až zmodrají. Vyšetřuje se tzv. vodním chladovým testem. Po celkovém předchozím prochlazení pobytem v chladu venku se ponoří horní končetiny až do půli paží na 10 minut do vody s kousky ledu (cca 10 C). Bezprostředně po vytažení rukou z vody se hodnotí rozsah zbělení a další změny barvy. nemoc z povolání při zbělení min.4 prstů v chladu (obr. 21-6), lehčí formy jen jako ohrožení nemocí z povolání. Hodnocení a měření vibrací Míra rizika nadlimitních vibrací přenášených na horní končetiny je určována podle vyhlášky MZ ČR č. 432/2003 Sb., podle ní se práce zařazují do následujících kategorií: Kategorie první - práce, při nichž podle současného poznání není pravděpodobný nepříznivý vliv na zdraví. Kategorie druhá - práce, při nichž podle současné úrovně poznání lze očekávat jejich nepříznivý vliv na zdraví jen výjimečně, zejména u vnímavých jedinců, tedy práce, při nichž nejsou překračovány hygienické limity faktorů stanovené zvláštními právními předpisy. Do druhé kategorie se zařazují práce, při nichž jsou osoby exponovány: a) vibracemi přenášenými na ruce, jejichž souhrnná vážená hladina zrychlení Lvw (8h) je vyšší než nejvyšší přípustná hodnota, stanovená zvláštním právním předpisem pro osmihodinovou směnu, snížená o 10 db, avšak tuto nejvyšší přípustnou hodnotu nepřekračuje, b) celkovými horizontálními nebo vertikálním vibracemi, jejichž vážená hladina zrychlení Law (8h) je vyšší než nejvyšší přípustná hodnota stanovená zvláštním právním předpisem pro osmihodinovou pracovní dobu, snížená o 10 db, avšak tuto nejvyšší přípustnou hodnotu nepřekračuje, c) po dobu trvání některé dílčí pracovní operace: vibracím přenášeným na ruce, jejichž souhrnná vážená hladina zrychlení Lvw je vyšší než 123 db, nebo celkovým horizontálním vibracím, jejichž vážená hladina zrychlení Law je vyšší než 107 db, nebo celkovým vertikálním vibracím, jejichž vážená hladina zrychlení Law je vyšší než 110 db, není však překračována nejvyšší přípustná souhrnná vážená hladina zrychlení vibrací přenášených na ruce Lvw (8h) nebo vážené hladiny zrychlení celkových 227

228 horizontálních a vertikálních vibrací Law (8h) stanovené zvláštním právním předpisem pro osmihodinovou pracovní dobu. Do druhé kategorie se zařazují také práce, při kterých dochází k expozici vibracemi přenášenými na ruce nepravidelně, jen v některých pracovních dnech, ale vždy po dobu kratší než 20 minut v osmihodinové směně, jejichž souhrnná vážená hladina zrychlení Lvw stanovená za dobu expozice je nižší než 140 db. Kategorie třetí - práce, při nichž jsou překračovány hygienické limity, přičemž expozice fyzických osob, které práce vykonávají, není spolehlivě snížena technickými opatřeními pod úroveň těchto limitů, a pro zajištění ochrany zdraví osob je proto nezbytné využívat osobní ochranné pracovní prostředky, organizační a jiná ochranná opatření a dále práce, při nichž se vyskytují opakovaně nemoci z povolání nebo statisticky významně nemoci, jež lze pokládat podle současné úrovně poznání za nemoci související s prací. Do třetí kategorie se zařazují práce, při nichž jsou osoby exponovány vibracemi přenášenými na ruce nebo celkovými horizontálními či vertikálními vibracemi, jejichž souhrnná vážená hladina zrychlení Lvw (8h) nebo vážená hladina zrychlení Law (8h) překračuje nejvyšší přípustnou hodnotu stanovenou pro osmihodinovou pracovní dobu, avšak o méně než 10 db. Kategorie čtvrtá - práce, při nichž je vysoké riziko ohrožení zdraví, které nelze zcela vyloučit ani při používání dostupných a použitelných ochranných opatření. Do čtvrté kategorie se zařazují práce, při nichž jsou osoby exponovány vibracemi přenášenými na ruce nebo celkovými horizontálními či vertikálními vibracemi, jejichž souhrnná vážená hladina zrychlení Lvw (8h) nebo vážená hladina zrychlení Law (8h) překračuje hodnotu stanovenou pro třetí kategorii. Nejvyšší přípustné hodnoty vibrací přenášených na člověka se pro účely kategorizace nekorigují s ohledem na druh činností, uvedených ve zvláštním právním předpisu. Při nestandardních časových charakteristikách pracovní expozice, jimiž jsou: týdenní expozice rozdělená jinak než na pět osmihodinových směn (směny 10, 12hodinové apod.), menší počet směn za pracovní týden než 5 a proměnlivý počet hodin za pracovní týden, se daná práce kategorizuje na základě porovnání časově váženého průměru vážených hladin zrychlení vibrací, zjištěných v průběhu jednoho čtyřicetihodinového týdne s hodnotami určujícími zařazení práce do příslušné kategorie. Při měření vibrací přenášených na člověka se postupuje podle normových metod. Základní veličinou používanou k popisu mechanického pohybu je zrychlení vibrací vyjádřené efektivní hodnotou a ef [m/s 2 ] nebo hladinou zrychlení L a [db] vztaženou k referenčnímu zrychlení 1 m/s 2. V případě vibrací přenášených na ruce je nutné stanovit ze tří složek vibrací vektorový součet, tzv. souhrnnou hladinu zrychlení vibrací. Základní limitní hodnota Law(8h) činí u celkových vibrací 110 db a vibrací přenášených zvláštním způsobem 100 db. Nejvyšší přípustná souhrnná hladina zrychlení vibrací přenášených na ruce Lhv(8h) činí pro osmihodinovou pracovní dobu 123 db. Průměrné hodnoty vibrací se normují na jmenovitou dobu pracovního dne, tedy na 8 h. Pokud expozice hluku T netrvá po celou pracovní dobu T 0 = 8 h, je třeba ji normovat korekcí podle vztahu K T = 10.log T/T 0 db. 228

229 Příklad měření vibrací výběr z protokolu měření 229

230 Výsledek měření je podkladem pro zařazení práce do kategorie rizika. 230

231 Organizace je však dále povinna provést časový snímek prací s expozicí vibracemi pro jednotlivé profese v průběhu celé směny a opakovat jeho provedení nejméně1x ročně. Pro přehlednost se expozice vibracemi při používání různých nářadí přepočítává na tzv. fiktivní nářadí s hodnotou zrychlení vibrací 143 db. Podle výsledku časového snímku a počtu odpracovaných směn pak zaměstnavatel provádí průběžné sledování celkové expozice vibracím u jednotlivých pracovníků. Příklad časového snímku: Profesionální artróza Profesionální artróza je nemocí kloubů končetin z dlouhodobého, nadměrného a jednostranného přetěžování. Profesionální artrózy z přetížení vznikají zpravidla až po několikaleté práci v riziku (průměrně po letech práce). Postihují pracovníky v různých odvětvích ekonomické činnosti, zejména v hornictví, kovoprůmyslu a ve stavebnictví. Onemocní převážně muži ve věku let věku. Nemoc je degenerativní proces chrupavky v kloubu s jejím postupným úbytkem následovaný změnami v přilehlých kostních epifýzách a doprovázený postižením vazů a kloubního pouzdra. Dochází k rozvoji bolesti, omezení pohyblivosti a deformitám kloubu. Za nemoc z povolání považujeme pouze sekundární artrózu způsobenou jednostranným nadměrným a dlouhodobým přetěžováním. Profesně jsou nejčastěji postiženy klouby loketní, kolenní, zápěstí a prstů ruky. Základní klinická kritéria pro uznání lokalizované artrózy za nemoc z povolání: Artrózou je postižen pouze profesně namáhaný kloub. Nález na sousedních a ostatních kloubech posuzovaného je normální nebo významně menší než na kloubu profesně postiženém. Je přítomna závažná funkční porucha. Důsledkem artrózy musí dojít na postiženém kloubu k prokazatelnému funkčnímu omezení pohybu (rozsahu) kloubu o více než 1/3. Onemocnění trvá 6 měsíců a déle. Onemocnění výrazně omezuje pracovní schopnosti. 231

232 Prevence a ochrana Ochrana před nepříznivým působením škodlivin v pracovním prostředí je obecně upravena zákonem č. 258/2000 Sb. a zákoníkem práce. Nejvyšší přípustné hodnoty hluku a vibrací jsou stanoveny v navazujícím nařízení vlády č. 148/2006 Sb. Preventivní opatření 1. Základem prevence je vyloučení nebo podstatné omezení emise vibrací přímo na zdroji. Nákup strojního zařízení či ručního nářadí s nižší deklarovanou hodnotou vibrací je hlavním předpokladem nízké expozice obsluhy. Originální opatření na snížení vibrací (antivibrační rukojeti nářadí, speciální odpružená sedadla obsluhy) a další cílená opatření na zdrojích vibrací (pružné uložení stroje) jsou zpravidla nejúčinnější a nejefektivnější. 2. Součástí prevence proti vibracím jsou rovněž organizační a technologická opatření na snížení působení vibrací. Tato opatření jsou nejčastěji založena na střídání pracovníků obsluhy strojů, stanovení povinných přestávek, stanovení přípustného počtu pracovních směn nebo změně technologie výroby aj. 3. Dalším prvkem cílené prevence je použití osobních ochranných pracovních prostředků proti vibracím přenášeným na ruce. Při uvážení výrazného překročení hygienických limitů při práci s většinou ručního nářadí však zajišťují certifikované antivibrační rukavice pouze omezený útlum v rozsahu do 2 db. Dostupné antivibrační rukavice nemohou vyloučit nadměrnou expozici vibracím. Pro správné uchopení rukojeti je při použití takových rukavic zpravidla nezbytná vyšší síla přítlaku. Ta vede k rychlejší únavě pracovníka při práci a ve svých důsledcích potlačuje pozitivní vliv útlumu vibrací. Pokud jsou pracovní rukavice vhodně navržené a zhotovené, mohou naproti tomu zajišťovat potřebnou ochranu před vlhkem a chladem ve venkovním prostředí a ochlazováním rukou proudem vzduchu. Obr. 21-9: Příklady antivibračních rukavic Nemoci způsobené vibracemi se pohybují na třetím až čtvrtém místě ve výkazu nemocí z povolání za rok. Cílem je obecně snižovat vibrace v pracovním prostředí na zdravotně nezávadnou hodnotu: Snížení akustické emise vibrací a zvýšení útlumu na cestě přenosu. Pracovníci musí být chráněni před chladem a vlhkem (teplé pracovní oděvy a obuv, rukavice s omezeným přenosem vibrací, vyhřívané kabiny, sušárny oděvů). Poučenost o časných symptomech. Vyvarování se faktorů zhoršujících nemoc z vibrací (kouření). Snížení doby expozice a vkládání povinných přestávek, omezení pracovní doby s vibrujícími nástroji. Nácvik a správná technika práce. Snížit sílu stisku a přítlak ruky na minimum. Preventivní lékařské prohlídky. 232

233 Prevence onemocnění z vibrací Cílem preventivních opatření je zabránit přenosu a působení vibrací na pracovníka nebo alespoň omezit jejich působení na míru přípustnou podle hygienických norem. Nejúčinnější jsou technická a technologická opatření, změna technologie, automatizace výroby. Všechna další náhradní opatření mají jen podpůrný vliv - úprava pracovní doby, režimu práce a odpočinku, střídání pracovníků v riziku, používání antivibračních rukavic, ochrana pracovníků před chladem a vlhkem. Prevenci ochrany před škodlivými účinky vibrací musí řešit provozní dokumentace - pokyny pro obsluhu a údržbu strojů a technologické postupy. Příklad technologického postupu ražení: Ochrana pracovníků před hlukem a škodlivými vibracemi : Práce s vybranými vibračními nástroji musí být provozována v souladu s režimovými opatřeními výrobce: Vrtací kladivo NVK 0.3 : a) Průměrná hodnota tlaku vzduchu během provozování ve směně nepřekročí 0,3 MPa s dosažitelným maximem 0,45 MPa, b) Obsluha musí používat osobní ochranné pomůcky proti hluku a vibracím. c) Práce s vrtacím kladivem NVK 0.3 musí být pravidelně přerušována během osmihodinové pracovní doby alespoň 10 přestávkami bez působení vibrací v trvání přestávky nejméně 10 minut, d) v době přestávky nesmí být pracovníci vystaveni nadměrnému hluku nebo vibracím. Vrtačka PVN-42 B : a) Práce musí být přerušována 10 přestávkami o délce každé z nich 10 minut. b) Úhrnná doba práce za směnu činí 90 minut. Sbíjecí kladiva řady SK : a) Povolená úhrnná doba práce činí 30 minut za směnu. Rozbíjení větších kusů horniny bude prováděno pomocí trhací práce nebo za použití kladiv. V rámci zdravotnické prevence mají význam zejména vstupní a periodické preventivní prohlídky, které slouží k odhalování predispozic (náchylnosti k onemocnění), k posouzení aktuálního zdravotního stavu v souvislosti s prací v riziku vibrací a k časnému odhalení počínajících změn. Sekundární prevence potom spočívá v léčbě a zařazení na práci s omezením působení vibrací s cílem, pokud je to možné, zachovat pracovníka v původní profesi. Není-li to možné, a pracovníka je nutné přeřadit a dospělo-li onemocnění do fáze ohrožení či nemoci z povolání, je potřebná dlouhodobá léčba a úplné vyřazení pracovníka z činností, ve kterých by byl ohrožen vibracemi Namáhavost práce Opatření k ochraně zdraví při ruční manipulaci s břemeny (Nařízení vlády č. 361/2007 Sb. a 301, 302 zákoníku práce) Přípustné hmotnosti ručně přenášených břemen Hmotnost břemen ručně přenášených muži nesmí překročit při dobrých úchopových možnostech a při občasném zvedání a přenášení (občasným zvedáním a přenášením břemen se rozumí práce vykonávaná přerušovaně po dobu celkově kratší než 30 minut za pracovní dobu) 50 kg, při částečném zvedání a přenášení 30 kg. Kumulativní hmotnost ručně manipulovaných břemen nesmí překročit kg za pracovní dobu. 233

234 U vytipovaných pracovních činností provedou vedoucí zaměstnanci před zahájením prací, spojených s ruční manipulací, prokazatelné seznámení zaměstnanců: s údaji o přepravovaném břemenu, především s hmotností břemene, se způsobem jeho uchycení, popř. s umístěním jeho těžiště; s nebezpečím, jemuž mohou být vystaveni při nesprávné ruční manipulaci s břemeny, zejména: - s možností poškození bederní páteře při otáčení trupu, při prudkém pohybu břemene, při vratkém postoji, při zvýšené fyzické námaze, při excentrickém umístění těžiště břemene; - s nedostatky, které ztěžují manipulaci, zejména nedostatek prostoru ve svislém směru, práce na nerovném, kluzkém a vratkém pracovním povrchu se stavy, které zvyšují riziko poškození páteře, zejména příliš častá nebo příliš dlouho trvající fyzická námaha, nedostatečný tělesný odpočinek. Vedoucí zaměstnanci, pokud to je možné, musí nahradit ruční manipulaci s břemeny vhodnými technickými prostředky Osobní ochranné pracovní pomůcky Zákoník práce stanoví, že zaměstnavatel je v rozsahu své hospodářské činnosti povinen vytvářet podmínky pro bezpečnou a zdravotně nezávadnou práci, chránit zaměstnance před poškozením zdraví a nemocemi z povolání především zaváděním pokrokových bezpečných technologií provozu a výroby, strojního zařízení a pracovních prostor. Nelze-li ochranu zdraví a života pracovníků zajistit jinak, musí zaměstnavatel vybavit zaměstnance pro výkon pracovní činnosti (práce) osobními ochrannými pracovními prostředky (dále jen OOPP) v přiměřeném rozsahu. Osobní ochranné pracovní prostředky jsou prostředky určené k tomu, aby se jejich používáním zaměstnanci chránili před riziky, která by mohla ohrozit jejich život, bezpečnost nebo zdraví při práci. Zaměstnavatel je povinen poskytovat určenému okruhu pracovníků pro výkon pracovní činnosti OOPP z těchto důvodů: a) vyžaduje-li to nezbytně ochrana života nebo zdraví pracovníků; b) je-li to potřebné v zájmu ochrany pracovníků z důvodů hygienických a protiepidemiologických; c) podléhá-li pracovní oděv (oblek) nebo pracovní obuv mimořádnému (nadměrnému) opotřebení nebo znečistění vlivem nepříznivého pracovního prostředí. Na dolech OKD jsou stanovena jednotná pravidla, která se týkají OOPP: Povinnosti zaměstnavatele Poskytovat lze pouze ty OOPP, které byly schváleny příslušnou autorizovanou zkušebnou. OOPP musí zaměstnavatel poskytovat bezplatně výhradně výměnným způsobem a zajišťovat, aby byly udržovány v dobrém provozním stavu a na dostatečné hygienické úrovni potřebnou údržbou, opravou a včasným vyměňováním. Povinnost zaměstnavatele poskytovat OOPP nelze nahradit peněžním plněním. Podmínky používání OOPP, zejména doby, po kterou jsou používány, musí být stanoveny na základě závažnosti rizika, četnosti rizika, pracovní zátěže a parametrů příslušného OOPP. Přidělené OOPP musí být dostatečně účinné pro příslušná rizika, přičemž jejich používání nesmí představovat další riziko. 234

235 Tam, kde existuje více rizik a je nutné používat několik OOPP, musí být tyto slučitelné a nesmí rušit vzájemně svou funkci. Rozsah vybavení pracovníků OOPP musí vždy odpovídat povaze práce a pracovním podmínkám. OOPP se používají tehdy, nelze-li rizika vyloučit nebo dostatečně omezit technickými prostředky kolektivní ochrany nebo opatřeními, metodami a postupy organizace práce. Zaměstnavatel musí předem informovat zaměstnance o riziku, před kterým ho používání OOPP chrání. OOPP jsou zásadně určeny pro osobní užívání. Pokud okolnosti vyžadují, aby tento OOPP používala více než jedna osoba, musí být učiněna příslušná opatření k tomu, aby toto užívání nevytvářelo pro různé uživatele zdravotní nebo hygienické problémy. Při zavedení nové technologie, vzniku nových pracovních podmínek nebo zhoršení dosavadních pracovních podmínek může zaměstnavatel na přechodnou dobu rozhodnout o přidělení jiných OOPP na základě přehodnocení rizik. Zaměstnavatel musí používání OOPP zahrnout do osnov předepsaných školení pro zaměstnance organizace, je-li to vhodné a potřebné, také zorganizovat předvádění těchto prostředků. Zaměstnavatel musí dbát a vyžadovat, aby OOPP byly používány jen k účelům, pro které jsou určeny, kromě případů, kdy to vyžadují specifické a výjimečné okolnosti. Musí být používány v souladu s návody k použití. Přidělené OOPP zůstávají majetkem zaměstnavatele, OOPP, které lze označit, musí být trvale označeny dle pokynů zaměstnavatele. Při prvním vybavení lze poskytnout zaměstnanci dvojmo ty OOPP, které je nutno pravidelně odevzdávat k vyprání, vyčistění nebo údržbě. Doba životnosti OOPP se v tomto případě prodlužuje dvojnásobně. U speciálních OOPP, při jejich dlouhodobém používání, stanoví zaměstnavatel přiměřenou přestávku v práci v souladu s pokyny výrobce OOPP, případně nařízení hygienické služby. Povinnosti zaměstnanců Zaměstnanci musí používat OOPP v souladu s příkazy a pokyny zaměstnavatele, a to výhradně při těch činnostech, pro které jim byly OOPP přiděleny. Zaměstnanci, kterým byly OOPP poskytnuty, jsou povinni s nimi řádně a šetrně zacházet, chránit je před nadměrným opotřebením (poškozením), ztrátou či zneužitím a drobnou denní údržbou udržovat OOPP v použitelném stavu, přičemž potřebné prostředky poskytuje zaměstnavatel. Není-li zaměstnanec dostatečně vybaven před zahájením práce (na začátku, ale i v průběhu směny) OOPP, které mu byly přiděleny v potřebném rozsahu, nebo nejsou-li již přidělené OOPP plně funkční, nesmí vykonávat přikázanou pracovní činnost. Závady na přiděleném OOPP je zaměstnanec povinen neprodleně oznámit zaměstnavateli. Nepoužívání určených a přidělených OOPP se považuje za porušení pracovní kázně. Hospodaření s OOPP O přidělených OOPP musí vést zaměstnavatel průkaznou evidenci. Rozsah vydaných OOPP, zaznamenaný na evidenčních kartách, musí odpovídat pracovnímu zařazení (povolání) zaměstnance. Zaměstnavatel je povinen poskytovat nové OOPP vždy, nemůže-li zaměstnanec předem přidělené OOPP používat proto, že došlo k jejich ztrátě (i zcizení), poškození nebo zničení; přitom mají příslušní vedoucí pracovníci povinnost zjistit (pokud tak lze), jak je ztrátě nebo znehodnocení OOPP došlo, a požadovat od pracovníka vysvětlení, případně navrhnout řízení o náhradě škody. 235

236 V každém takovém případě musí být sepsán záznam, který se přiloží k evidenční kartě OOPP pracovníka. Podle druhu provozu, pracovní činnosti a prostředí se OOPP neopotřebují všechny stejně. Proto je zaměstnavatel povinen vyměňovat je až tehdy, kdy ztratí svůj ochranný účinek i když uplynula užitná doba stanovená v seznamu. V tomto případě je povinností zaměstnavatele zajistit posouzení další použitelnosti těchto OOPP. Zaniknou-li podmínky pro vybavení zaměstnance OOPP, je zaměstnanec povinen vrátit je ve stavu odpovídajícímu přiměřenému opotřebení. Nevrátí-li zaměstnanec přidělené OOPP, v přiměřeném stavu nebo vůbec, bez řádného vysvětlení, uhradí zaměstnavateli jejich zůstatkovou hodnotu 21.4 Pravidla pro nakládání s chemickými látkami a přípravky Základní pojmy Chemické látky a přípravky musí být dle zákona č. 356/2003 Sb. v platném znění klasifikovány, tzn. zhodnoceny, zda mají jednu nebo více nebezpečných vlastností. V případě, že chemická látka a přípravek má nebezpečné vlastnosti, jedná se o nebezpečnou chemickou látku a přípravek (dále jen NCHLaP), je zařazena do skupiny nebezpečnosti a podle toho se s ní nakládá. Nebezpečné látky a přípravky jsou ty, které mají jednu nebo více nebezpečných vlastností, pro které jsou klasifikovány: výbušné, oxidující, extrémně hořlavé, vysoce hořlavé, hořlavé, toxické, vysoce toxické, zdraví škodlivé, žíravé, senzibilizující, karcinogenní, mutagenní, toxické pro reprodukci a nebezpečné pro životní prostředí Bezpečnostní list Bezpečnostní list musí mít každá nebezpečná chemická látka a přípravek, které jsou uváděny na trh. Jedná se o souhrn údajů o výrobci, dovozci, o míře nebezpečnosti a o ochraně zdraví člověka a životního prostředí. Bez tohoto dokumentu nelze s chemickými látkami a přípravky nakládat. BL musí být k dispozici na pracovišti, kde se s NCHLaP nakládá, a u vedoucího zaměstnance, zodpovědného za daný úsek. Centrální evidence všech bezpečnostních listů používaných NCHLaP je u vodohospodáře, ekologa a odpadového hospodáře Nakládání s nebezpečnými chemickými látkami a přípravky Nakládání s nebezpečnými chemickými látkami a přípravky je jejich nákup, používání, skladování včetně balení do náhradních obalů a označování na těchto obalech a vnitropodniková přeprava. Každý, kdo s těmito látkami nakládá, je povinen chránit zdraví člověka a životního prostředí, řídit se pokyny uvedenými v bezpečnostním listu, pravidlech o bezpečnosti a výstražnými symboly pro bezpečné použití Odborně způsobilá osoba Právnické a fyzické osoby, které nakládají s NCHLaP, musí mít tuto činnost zabezpečenu tzv. odborně způsobilou osobou, která vlastní certifikát o odborné způsobilosti v oblasti nakládání s NCHLaP udělený Ministerstvem životního prostředí. Tato osoba provádí školení zaměstnanců nakládajících s NCHLaP, spolupracuje při odborném dohledu, poskytuje odborné informace, konzultace, metodické vedení v oblasti nakládání s NCHLaP Pravidla o bezpečnosti Pravidla o bezpečnosti musí být vydána pro pracoviště, na nichž se nakládá s NCHLaP klasifikovanými jako vysoce toxické, toxické, žíravé nebo karcinogenní (označené symboly C, T, T+). Jedná se o základní zásady bezpečné manipulace a skladování, zaměřené na ochranu zdraví a životního prostředí, včetně vybavení zaměstnanců předepsanými ochrannými prostředky. Obsahují stručný popis pracoviště, výčet nebezpečných vlastností, příznaky otravy, předlékařskou první pomoc, postup při nehodě. Tato pravidla vydává 236

237 v písemné podobě vedoucí zaměstnanec ve spolupráci s odborně způsobilou osobou pro nakládání s NCHLaP a schvaluje krajský hygienik. S pravidly o bezpečnosti musí být prokazatelně seznámeni všichni zaměstnanci pracující na uvedených pracovištích. Pravidla musí být volně dostupná zaměstnancům na pracovišti Základní podmínky pro nakládání Ke každé nebezpečné chemické látce a přípravku (NCHLaP) musí být v místě nakládání k dispozici bezpečnostní list (dále jen BL). Pro pracoviště, na nichž se nakládá s NCHLaP klasifikovaným jako vysoce toxické, toxické, žíravé nebo karcinogenní (označené symboly C, T, T+), musí být vydána Pravidla o bezpečnosti. Text pravidel musí být projednán s orgánem ochrany veřejného zdraví a musí s nimi být prokazatelně seznámeny všechny osoby, které s těmito látkami nakládají. Pravidla musí být volně dostupná zaměstnancům na pracovišti. Při nakládání s NCHLaP se každý zaměstnanec řídí pokyny vyplývajícími z bezpečnostního listu a pravidel bezpečnosti, především z hlediska ochrany zdraví a životního prostředí. V BL jsou k tomu účelu uvedeny standardní věty označující specifickou rizikovost (R - věty) a standardní pokyny pro bezpečné zacházení (S věty). Veškeré nebezpečné chemické látky a přípravky, především pak látky výbušné, toxické, vysoce toxické, žíravé, karcinogenní a mutagenní, musí být umístěny v uzamykatelných prostorách, zabezpečených proti odcizení, úniku nebo záměně s jinými látkami. Prostory musí splňovat požadavky bezpečnosti a spolehlivosti a musí být označeny příslušnými bezpečnostními tabulkami a vybaveny poučením o účincích a zásadách první pomoci. Dále musí být vybaveny prostředky pro první pomoc, očistu a asanaci. Pro látky vysoce toxické je nutno plnit evidenci vyplývající z 44a odst.12 zákona 356/2003 Sb. Evidence o zaškolení zaměstnanců vedou pověření odpovědní zaměstnanci na konkrétních pracovištích Nakládání s odpady Pravidla a podmínky pro nakládání s odpady Základní pojmy Nebezpečný odpad je ten, který vykazuje jednu nebo více nebezpečných vlastností uvedených v příloze zákona o odpadech (výbušnost, hořlavost, samovznícení, schopnost uvolňovat při styku s vodou hořlavé plyny, oxidace, tepelná nestálost, akutní toxicita, infekčnost, žíravost, schopnost uvolňovat při styku se vzduchem jedovaté plyny, chronická toxicita a pozdní účinek, ekotoxicita). Odpady, které tyto vlastnosti nemají, jsou označeny jako odpady ostatní a nepodléhají předpisům pro nakládání s nebezpečnými odpady. Komunální odpad je ten, který vzniká v kancelářích, svačinárnách a jiných sociálních zařízeních a nesmí obsahovat složky vykazující nebezpečné vlastnosti. Separovaný odpad papír, plasty je ten, který vzniká v kancelářích, skladech, výdejně svačin a na různých pracovištích, jedná se o papíry, kartonové nevratné obaly, plasty a petlahve, které nesmí obsahovat složky vykazující nebezpečné vlastnosti. Ostatní odpad jedná se odpady vznikající v důlních a povrchových provozech, které nevykazují žádnou z nebezpečných vlastností. Shromažďování odpadů jedná se o krátkodobé soustřeďování odpadů v místě vzniku před jejich odstraněním. Skladování odpadů přechodné umístění do zařízení k tomu určených. Využívání odpadů na základě řady činností lze odpady znovu využít v rámci výrobního procesu. 237

238 Odstraňování odpadů odvoz odpadů ze shromažďovacích stanovišť za účelem likvidace firmou mající oprávnění k této činnosti (na základě smluvního vztahu) Základní podmínky pro nakládání s odpady Odpad je každá movitá věc, které se její vlastník zbavuje, jeho povinností je však předcházet vzniku a omezovat jeho množství. Pokud jeho vzniku nelze zabránit, musí být využit nebo odstraněn způsobem, který neohrožuje zdraví osob a životní prostředí. Odpadů se lze zbavovat jen způsobem stanoveným v zákonné legislativě. Při nakládání s nebezpečnými odpady je nutné řídit se zvláštními právními předpisy, především dbát na to, aby byly shromažďovány v předepsaných obalech a skladovány ve skladech zvlášť k tomu určených. Průvodce odpadů je povinen zařazovat odpady podle druhů a kategorií, vést průběžnou evidenci o množství odpadů a způsobech nakládání s nimi. Tyto informace předává příslušným správním úřadům. Veškeré odpady lze předávat k odstranění jen oprávněným subjektům, které po převzetí odpadů přebírají veškerou zodpovědnost původců odpadů NÁDOBY NA ODPADKY(v dole) ( 32 odst. 2 a 3 vyhlášky ČBÚ 22/89 Sb.) Nádoby na odpadky musí být umístěny na těchto místech: - v nárazištích jam a nástupištích - v čekárnách mužstva na jednotlivých patrech jam - v nástupištích pro strojní dopravu osob - na překladištích materiálu - v důlních provozovnách Nakládání s odpadními oleji V souladu se zákonem č. 185/2001 Sb. o nakládání s odpady a s nařízením vlády č. 197/2003 o plánu odpadového hospodářství a další doplňující legislativou platí: Zásady Odpadní oleje (motorové, převodové, hydraulické, kompresorové, transformátorové a emulzní oleje) jsou považovány za nebezpečné odpady a podléhají dle zákona zvláštnímu režimu, Pro přepravu odpadních olejů z dolu musí být použity pouze schválené přepravní nádoby (dle výběru ze SAP), nepoškozené, dvouplášťové, uzavíratelné a řádně označené nápisem N odpad, Pro snížení obsahu ropných látek v důlních vodách, zvýšení návratnosti odpadních olejů a zajištění ochrany zdraví, bezpečnosti práce a provozu a ochrany životního prostředí je nutné: - důsledně odstraňovat netěsnosti hydraulických obvodů mechanizovaných výztuží - při opravách hydraulických obvodů zamezit úniku emulzní kapaliny do podloží v dole i na povrchu - před přepravou strojních dílů zamezit úniku olejové náplně utěsněním nebo jejím přečerpáním - veškeré zbytky nepotřebných olejů likvidovat v nádobách k tomu určených (ekokontejnery, dvouplášťové, uzavíratelné nádoby) Pokyny k provozu laserových zdrojů na důlních pracovištích Před uvedením laserového zdroje na pracoviště musí být zpracován a průběžně doplňován seznam zaměstnanců, kteří na pracovišti pracují, tj. raziči, stálá údržba, technický dozor až po vedoucího úseku. U těchto zaměstnanců se musí zajistit při vstupních, preventivních, případně 238

239 specializovaných lékařských prohlídkách zaměstnanců vyšetření očí s ohledem na kontraindikaci při práci na pracovišti s laserovým zdrojem. Pracoviště vybavená laserovým zdrojem musí být zřetelně označena výstražnou tabulkou a laserový zdroj musí být opatřen dobře viditelným štítkem s vyznačením třídy rizikovosti. Zaměstnanci pracující na pracovišti vybaveném laserovým zdrojem musí být předem podrobně a prokazatelně seznámeni s provozně manipulačním řádem. Za provozu musí být zařízení chráněno proti stříkající a kapající vodě a rovněž proti působení agresivních par. Nesmí být vystaveno nárazům, pádům nebo vibracím. Je zakázáno snímat kryt optického rozšiřovače a jakoukoliv manipulaci s jeho nastavením si vyhrazuje výrobce. Je zakázáno se přímo dívat do paprsku laserového zdroje hrozí poškození zraku!!! 239

240 240

241 22 PRÁCE S LIDMI A ZÁSADY VEDENÍ PRACOVNÍ SKUPINY 22.1 Psychologické aspekty pracovního prostředí Pracovní prostředí je souhrn materiálních a společenských podmínek pracovního procesu. Pracovní prostředí je dáno stavebním, prostorovým a strojním vybavením pracovišť, technologickým procesem, hygienou i estetickou úrovní a organizací práce spolu s vhodnou tepelnou, ventilační, světelnou a zvukovou pohodou. Z psychologického hlediska jde hlavně o to, aby člověk vykonával pracovní činnost s kladným vztahem k ní, pokud možno se zájmem a rád. Jde i o to, aby člověk na pracovní činnost stačil svými tělesnými a duševními silami a aby si svoji osobnost v práci obohacoval. Člověk často potřebuje i jistotu užitečnosti své práce pro společnost. Uznání a solidarita je pro dodržování pracovní morálky a produktivity často důležitější než fyzikální podmínky práce Etické hodnoty Etické hodnoty pracoviště se projevují v respektování zákonů, na kvalitě výsledků práce, v řešení konfliktu zájmů, v serióznosti při uzavírání a plnění pracovních smluv a odměňování za práci, v úrovni bezpečnosti a ochrany zdraví na pracovišti, v korektnosti vztahů apod. Úspěch v pracovní činnosti je nutným předpokladem pocitu spokojenosti. Na pocit spokojenosti a pohody pracujícího má vliv také hygienická úroveň jeho pracovního prostředí, pracovní řád, kázeň na pracovišti a image pracoviště. Pracovní činnost má vliv na vývoj a zrání celé řady osobnostních vlastností (např. na pracovitost, ochotu, iniciativnost, snaživost, přesnost aj.) Pracovní motivace Úspěšné vykonávání každé činnosti vyžaduje optimum motivace. Motivy jsou dynamické tendence osobnosti člověka, vnitřní hnací síly jeho činností, které usměrňují jeho prožívání i jednání. Přiměřená motivace směřuje k žádoucí (optimální) úrovni výkonu. Na motivaci osobnosti se významnou měrou podílejí zájmy člověka. Zájem, zainteresovanost na splnění úkolů, je velmi důležitý faktor podmiňující úspěch v každém povolání. Platí však, že z pouhého zájmu nevyplývá nutně úspěch, pouze na základě zájmu není možno provádět předpovědi úspěšnosti člověka v určité pracovní činnosti. Je však velmi důležité, když na určité pracovní činnosti je zúčastněný celý člověk, který má ke své práci vyhraněný vztah, pro kterého jeho práce něco znamená, který má ve své práci nejen prostředek obživy, ale také prostředek přiměřeného uplatnění, společenského vyžití, dosažení vážnosti před sebou i lidmi a nakonec i prostředek svého přiměřeného vyžití, když tedy práce uspokojuje osobní hodnotový systém daného člověka Motivace pracovníků v zaměstnání Většina řídících pracovníků si myslí, že jedinou motivací pracovníků v zaměstnání jsou peníze. Výplata má samozřejmě stěžejní význam, ale není to zdaleka jediný prostředek motivace. Jak již bylo jednou řečeno, každý z nás je jiný, a proto každému mohou imponovat jiné motivační faktory: Peníze - lidé silně motivovaní penězi jsou pro vedoucího velkým přínosem a posilou. Dostanete z nich maximum. Osobní postavení - někdo se snaží být úspěšný kvůli svému postavení. Horší a nebezpečné je, když o osobní postavení pracovník usiluje nikoliv pílí a prací, ale nejrůznějšími intrikami. Přátelství - pro tohoto pracovníka je velmi důležité, jak se cítí v kolektivu kolegů. Záleží mu na přátelských vztazích více než na pracovních výsledcích nebo penězích. 241

242 Jistota - pracovník, který je zaměřen na jistotu, netouží po vysokém výdělku, úspěchu, postavení. Raději se spokojí s málem, aby měl své jisté. Pracovní výsledky - ten, kdo má rád svoji práci, je motorem týmu. Pracovník se často srovnává s ostatními kolegy, dělá mu dobře, když je lepší. Samostatnost - některý pracovník těžko snáší, že je někomu podřízen. Chce sám o všem rozhodovat. Tvořivost - takový pracovník preferuje a má rád práci, která je různorodá, přináší nové poznatky, myšlenky, způsoby uchopení. Aby pracovník vyvinul úsilí k plnění dalšího úkolu, je nutné, aby byla jeho snaha následována přiměřeným výsledkem, výsledek činnosti byl následován odměnou a tato odměna měla pro daného pracovníka význam Motivace formou chvály Pochvala patří mezi jeden z nejsilnějších motivačních nástrojů, přestože vás nic nestojí. Pochvala by měla pracovníka povzbudit a poskytnout mu sílu pro další plnění úkolů. Pochvala by měla být konkrétní - pracovník musí vědět, za co přesně je chválen. Včasné vyřčení pochvaly - pracovníka je nejlepší pochválit ihned po splnění úkolu. Adresná pochvala - za určitých okolností je dobré pochválit tým jako celek, a to zvláště, pracují-li na větším společném projektu. Po pochválení týmu jako celku by měla následovat pochvala i pro ty pracovníky, kteří se na úkolu nejvíce podíleli. Veřejnost pochvaly - učiníte-li pracovníkovi pochvalu před celým týmem, uvidíte, s jakou vervou a nadšením se daný pochválený pracovník pustí do dalšího úkolu a jak budou ostatní členové týmu chtít být také pochváleni. Zásady správného vytýkání Jako pochvala, i výtka má svá pravidla, aby byla účinná a dopadla na úrodnou půdu. Adresnost výtky - spustíte-li kritiku hromadně, na celý tým, a nebudete mluvit adresně, vzbudíte v týmu jen dohady a stejně se nemusíte dočkat nápravy, naopak může v týmu vzniknout skrytá, až otevřená rivalita. Ti, kteří problém nezpůsobili, se budou právem cítit demotivováni vaším činem. Výtka bez osobního napadení - při výtce poukazujeme na nedostatky práce. Vyhneme se osobní kritice, která pracovníka jenom urazí a začne se cítit nesvůj a nedobře vůči vám i ostatním pracovníkům. Vytýkání konkrétních věcí - vytknete-li pracovníkovi jeho činnost obecně, nesdělíte mu, co udělal špatně, čeho se má napříště vyvarovat, nebudete správně pochopeni a sám pracovník nebude vědět, za co je trestán a na co si dát pozor. Poskytnutí prostoru pracovníkovi před výtkou - je důležité, aby měl pracovník možnost vysvětlit vám, proč a jak k dané chybě došlo Demotivace na pracovišti Na cestě k cíli dosažení motivace se pracovníkům často objeví překážka. Místo úspěchu může být demotivován. Motivační nevybitá energie zůstává v pracovníkovi nahromaděna. Tím, že je každý jedinec jiný, reaguje také odlišným způsobem na překážku: Vybíjí potlačenou energii násilím Hledá náhradní cíle Vzdává se svého záměru Zesiluje své úsilí, aby překážku překonal Sám sebe přesvědčuje, že cíl, o který usiloval, nestojí za tu námahu, a je dobře, že cíle nedosáhl. 242

243 22.5 Komunikace v pracovním procesu Každý člověk je jiný. Ke každému proto musíme volit individuální přístup, má-li být naše komunikace úspěšná. Chování a postoje lidí určuje jejich osobnost Osobnost Osobnost je individuální spojení biologických, psychologických a sociálních aspektů každého jedince. Je utvářena vztahy mezi lidmi, prostředím a společností. Osobnost se vždy projevuje jako celek. Osobnost je soustavou vlastností, charakterizujících celistvou individualitu konkrétního člověka, zaměřeného na realizaci životních cílů a rozvinutí svých potencialit. Psychická struktura osobnosti Je tvořena psychickými vlastnostmi a rysy osobnosti, které determinují lidské reakce. Psychické vlastnosti osobnosti jsou relativně trvalé vlastnosti osobnosti, kterými se vyznačuje, ovlivňují prožívání a myšlení, na jejich základě můžeme předpovídat, jak se člověk zachová či jak bude jednat. Rysy osobnosti jsou psychické vlastnosti člověka, projevují se chováním a jednáním a jsou příznačné pro určitého jedince. Těmito vlastnostmi se odlišuje od ostatních. Typ osobnosti Vyjadřuje pozorovanou konstelaci vlastností a rysů osobnosti. Řada psychologů využívá pro určení struktury osobnosti pět základních faktorů: Extroverze mezilidská interakce, začlenění do společenských vztahů Přívětivost kvalita mezilidských vztahů od soucítění k nenávisti Svědomitost chování jedince vedoucí k určitému cíli Emocionální stabilita stálost citů Intelekt, kultura a otevřenost přístupnost ke vzdělání a získávání zkušeností Temperament Temperament znamená souhrn charakteristických nebo vrozených rysů osobnosti, které se trvale projevují způsobem reagování, jednání a prožívání. Temperament je spjat se vzrušivostí tj. mírou odpovědi určitého člověka na různé podněty - a zahrnuje i tendenci měnit nálady. Název vyjadřuje starou představu, že každou osobu lze charakterizovat jako určitou směs čtyř základních tělesných šťáv čili humorů Typologie osobnosti Lidé si odedávna všímali, že reagují na podněty různě, ale charakteristicky, a tak vznikaly snahy každého jedince zařadit do určitého typu. Vznikly čtyři slavné typologie. Hippokratova typologie temperamentu Hippokrates (asi př. n. l.) byl lékař starověkého Řecka pokládaný za otce lékařství. Hippokrates vycházel z představy o čtyřech tělesných šťávách (humorech), jejichž poměr určuje reakce na okolí. Rozdělil temperament na 4 typy, které byly: sangvinik (krev) - vyznačuje se především přiměřenou reaktivitou; na slabé podněty reaguje slabě, na silné silně; dominuje u něho reakce typu slaměný oheň tj. rychlé doznívání zážitku a rychlé změny zaměření; je přizpůsobivý, emočně vyrovnaný, ale poněkud nestálý a lehkovážný, vesele laděný, optimistický, jeho prožitky jsou spíše mělké a stejně tak i jeho city - emočně stabilní extrovert, flegmatik (sliz; hlen) - je emočně celkem vyrovnaný, navenek se jeví jako lhostejný, vzrušují ho jen velmi silné podněty, vykazuje stálost a vcelku spokojenost, klid, až chladnokrevnost či apatii; hlubší vztahy má jen k vybraným osobám; je spíše pasivní a bez velkých životních ambicí a požadavků, nemá rád změny a pohybově je spíše úsporný - emočně stabilní introvert, 243

244 melancholik (černá žluč) - vyznačuje se hlubokými prožitky a spíše smutným laděním, pesimismem a strachem z budoucnosti; život je pro něj často obtížný, usiluje o klid a nesnáší vypjaté situace, vzruchy, hlučnost, jeho city jsou trvalé, ale jejich intenzita se neprojevuje navenek, žije spíše vnitřně; obtížně navazuje kontakty, vztahy, které naváže, jsou trvalé a hluboké - emočně labilní introvert, cholerik (žluč) - je silně vzrušivý, má sklon k výbuchům hněvu a k agresi, těžko se ovládá a reaguje často impulzivně, nerozvážně, má sklon prorážet hlavou zeď, je netrpělivý, panovačný, vyžaduje od jiných často ústupky, je egocentrický, soužití s ním je obtížné; emočně je labilní, city jsou u něho vyvolány snadno, navenek reaguje rychle, silně, často bez zábran - emočně labilní extrovert, (Existují samozřejmě i směsice, tzn. že jste například flegmatik a některé situace z vás třeba dočasně udělají cholerika atd.). Typologie Carla Gustava Junga C.G.Jung položil základy dělení temperamentu v závislosti na přístupu k okolnímu světu. Introvert člověk žijící především svým vnitřním životem, avšak velmi vnímavý ke svému okolí, přemýšlivý, empatický pozorovatel, rozvážný ve svém jednání a opatrný ve svých citech, sklony k mlčenlivosti v případě neexistence důležitého tématu, preferuje nepřímou komunikaci ( y, dopisy, SMS) před hovorem. Ve společnosti preferuje menší skupinky (méně než 5-10 osob) introvertních lidí. V případě nutnosti je po určitou dobu schopen se chovat extrovertně. Extrovert člověk žijící navenek povrchní a spontánní, snadno komunikuje a dokáže zahajovat a udržovat i hovor o ničem, jedná rozhodně a rychle, až zbrkle, po citové stránce je velmi otevřený, ale jeho city jsou taktéž povrchní a je méně vnímavý ke svému okolí. Ke spokojenosti potřebuje být v centru dění, nejlépe i pozornosti, tudíž se rád objevuje na akcích s větším množstvím lidí. Často rozšířeným mýtem je tvrzení, že introvertní osobnost je nevšímavá vůči svému okolí a naopak extrovertní velmi všímavá. Ve skutečnosti je to však obráceně extrovertní osobnost je sice schopna vjemy ze svého okolí vnímat ve velkém množství, ale méně intenzivně. Důvodem vytrvalého přežívání tohoto mýtu je skutečnost, že introvertní osobnost si sice všímá mnohem více detailů, ale nechává si je pro sebe. Zároveň však vysoká kvalita vjemů způsobuje problémy s přetížením vnitřního myšlenkového procesu a pocity zmatenosti, vyčerpání. Míra introverze též často roste s narůstajícím intelektem. Poměr introvertů a extrovertů v populaci je přibližně 1: Vedení lidí v pracovních kolektivech Rysy vedoucího pracovní skupiny předáka pracovního kolektivu Každý se od druhého jedince liší svými schopnostmi, vlastnostmi, zájmy apod., jedná se o rysy osobnosti. Vedoucího pracovní skupiny charakterizují jeho: Schopnosti Znalosti a dovednosti Vlastnosti osobnosti Postoje Schopnost je kapacita osobnosti vykonávat nějakou činnost. Pro vedoucího pracovního kolektivu - předáka - mají význam především rozumové schopnosti (koncepční a strategické myšlení, operativní myšlení, pružnost myšlení). 244

245 Znalosti jsou teoretické informace, kterým se lze naučit studiem. Vedoucí pracovního kolektivu v dole potřebuje především odborné znalosti a schopnost řídit práci a pracovníky. Předáci by měli ovládat organizaci práce a řízení času, vedení lidí, jejich motivování a delegování, komunikační dovednosti a vyjednávání. Člověk jedná v určitých situacích podobným způsobem. Úspěšný předák se vyznačuje uměním jednání s podřízenými i nadřízenými, citovou stabilitou, odpovědností, vytrvalostí a důsledností, připraveností přiměřeně zareagovat na neplánované změny situace. Postoje posilují vztah jedince k jiným lidem, předmětům, skutečnostem. Pro předáka jsou významné postoje: orientace na výkon, na výsledek práce, orientace na tým, čestnost, odpovědnost, dodržování psaných i nepsaných pravidel. Styl řízení vedoucího pracovního kolektivu Základním kritériem pro rozlišení stylu řízení je: Orientace na lidi, snaha o uspokojení všech potřeb pracovníků, o vytvoření a udržení přátelské atmosféry na pracovišti týmový styl, Orientace na úkol, úsilí splnit uložené úkoly a dosáhnout co nejvyššího pracovního výkonu realizované vydáváním příkazů a vyžadováním jejich plnění autoritativní styl. Styl vedení vždy záleží na konkrétní situaci a prostředí. Týmový styl není vždy nejvhodnější. Tam, kde je nutno rychle rozhodnout a kde je v ohrožení lidské zdraví, bude určitě vhodnější styl autoritativní. Při volbě stylu vedení je také nutné vzít v potaz míru zralosti podřízených pracovníků, jejich schopnost a připravenost plnit úkoly. Vedoucí kolektivu by měl volit takový způsob vedení, aby rozvíjel právě zralost svého týmu. Přidělování úkolů pracovnímu týmu Úkoly, které snižují kvalitu zadané práce: Pracovník pochopí úkol jinak, nesprávně Úkol pracovníka nemotivuje Úkol je z hlediska možností pracovníka nesplnitelný či velmi těžko splnitelný Úkol je nejasný, chybí stanovený cíl Úkol je pro pracovníka příliš snadný, nerozvíjí jeho potenciál. Míra motivace k úkolu Když má přidělený úkol ovlivnit aktivitu pracovníka, je nutné, aby jedinec úkol přijal za svůj a plně se mu věnoval. Další podmínky úkolu, aby působil motivačně: Zpětná vazba úkolu - informace o tom, jak plnění úkolu pokračuje, stimuluje k vyšším výkonům Obtížnost úkolu - čím je úkol obtížnější, tím silnější je úsilí daného pracovníka, aby jej splnil. Ten, kdo dostává na starost důležitější a obtížnější úkoly, více se jim věnuje a více se angažuje Účast při stanovení úkolu - pokud má pracovník možnost účastnit se stanovení svého úkolu, je mnohem více motivován. Způsoby posuzování a hodnocení lidí Pracovní výkonnost Výkonnost pracovníků je ovlivňována celou řadou činitelů, např.: technické, ekonomické, organizační podmínky (technické vybavení, hygiena, bezpečnost práce...) společenské podmínky (úroveň a kvalita vedení lidí) osobní determinanty pracovníka (tělesné a duševní předpoklady, osobní, morální vlastnosti) situační podmínky (postavení v kolektivu, podnikové vlivy) 245

246 22.8 Pracovní výkonnost Kritéria pracovní výkonnosti Definice kritérií pracovní výkonnosti je základní problém psychologie práce. Existují dva odlišné způsoby měření pracovního chování: 1) objektivní údaje informace o produktivitě (kvantita práce, plat, nehody, úrazy) 2) údaje, jež vycházejí ze subjektivního posuzování (posuzování nadřízenými, spolupracovníky, sebeposuzování, posuzování podřízenými). Hodnocení pracovní výkonnosti Při hodnocení se hodnotitelé často dopouštějí chyb zkreslujících skutečnost. Časté chyby hodnotitelů: chyba mírnosti (hodnotitel hodnotí lépe, než odpovídá skutečnosti) chyba favoritismu (vyzdvihování pracovníka) chyba kontrastu (pracovník není oceňován dle určitého kritéria, ale hodnotitel jej srovnává se sebou samým) chyba haló efekt (hodnotitel se nechává ovlivnit celkovým dojmem pracovníka) chyba centrální tendence (hodnotitel váhá s používáním výrazně kladných nebo záporných hodnocení vede k nivelizaci všichni jsou přibližně stejně hodnoceni) Konflikty na pracovišti Řešení konfliktů na pracovišti Konflikty na pracovišti jsou podobné konfliktům v běžném životě, avšak můžeme zde najít i některá specifika. Je to dáno zejména tím, že na pracovišti se část konfliktů odehrává mezi nadřízeným a podřízeným, což se nutně musí projevit ve způsobu řešení problému, a také tím, že na rozdíl od běžného života nemáme možnost vybírat si své kolegy tak jako své přátele. Konfliktní situací může být např. - odmítnutí kolegovy žádosti o pomoc, protože většina lidí má tendenci pomáhat ostatním, ovšem v praxi obvykle nejde zvládat kromě svých povinností i úkoly kolegů. Většině lidí také dělá problémy (a tudíž dochází minimálně k intrapersonálnímu konfliktu) řešit nepříjemné osobní záležitosti svých kolegů, které se jich týkají. Může jít o různé nepříjemné zlozvyky, odlišný přístup k dané práci, neochotu spolupracovat, nedostatečný pracovní výkon apod. Ke konfliktu může často vést také kritika, a to zejména neoprávněná. Nepoukazuje na nějaké naše omyly či chyby, ale zpravidla vychází z nálad a emocí toho, kdo nás kritizuje. Nejlepší reakcí je asertivní technika otevřených dveří. Pokud si i z neoprávněné kritiky chceme něco odnést, můžeme situaci obrátit a přejít ke konstruktivnímu dialogu. V něm je třeba přinutit kritika, aby nám jasně sdělil, co se mu nelíbí a co ve skutečnosti chce. Některá kritika vůbec nesměřuje na konkrétní osobu, ale jedná se o pouhé postěžování si - například říkám lékaři, že mne to bolí více než předtím. V podmínkách zaměstnání je obvykle nutné přijít s konstruktivní kritikou, tj. doplnit ji o doporučení, jak situaci zlepšit. Základní pravidla pro ulehčení obtížných hovorů (při nichž musíte kritizovat): Kritizujte pokud možno důvěrně Vyhněte se obšírnému úvodu, ale nezapomeňte upřímně pochválit, pokud je za co Snažte se o co nejjednodušší a nejpřesnější kritiku, nepoužívejte slova nikdy, stále,... Konstruktivně lze kritizovat jenom to, co lze změnit Nesrovnávejte chování kritizovaného s chováním ostatních Nekritizujte člověka, ale jeho nevhodné jednání či chyby, nemluvte o motivech Vyjádříte-li kritiku v dobré víře, neomlouvejte se za ni. 246

247 Jak se chovat, když vás kritizují: Nemluvte a dejte jasně najevo, že posloucháte vaše připomínky ke kritice budou předmětem pozdější diskuse Nehledejte chybu u kritiků, nebraňte se tím, vždyť vy taky Nevytvářejte dojem, že vás kritika zdeptala Nesnažte se měnit předmět hovoru Nebraňte se proti napadení, které jste si ze slov kritika vyvodili, ale reagujte pouze na to, co bylo řečeno Nemyslete si, že kritika vaší osoby je vedená nepřátelskými pohnutkami Vyjádřete, že námitky kritika chápete Nebojte se kritika zastavit, pokud jste přesvědčeni, že nechce skončit sám Vývoj konfliktu Všechny konflikty se již dlouho před svým vyhrocením projevují různými příznaky. Pokud jsme schopni tyto varovné příznaky rozpoznat, můžeme na ně reagovat a konflikt tak uhasit v zárodku, to je ve stádiu, kdy ještě nejsou žádné, resp. vyskytly se pouze mírné negativní důsledky konfliktu. Prvotní příznaky konfliktu se objeví fází "varovných signálů". Může se jednat o pokles výkonnosti jinak velmi výkonného pracovníka, o první manifestované projevy nesouhlasu apod. Pokud na hrozící konflikt zareagujeme v této fázi, bývá jeho řešení poměrně jednoduché a rychlé, lze úspěšně použít racionálních argumentů. Ale pozor, "varovné signály" nemusí vždy znamenat počátek konfliktu. Jinak velmi výkonný zaměstnanec, který najednou nestíhá, tím nemusí vyjadřovat, že u nás pracovat nechce. Mohl také jenom prožít náročnou dovolenou, mohl se zamilovat a volný čas, který dříve věnoval práci, teď věnuje své přítelkyni. Pokud ale varovné signály byly skutečně předzvěstí konfliktu a my na ně nezareagujeme, dojde k posunu do další fáze, a to do "rozvoje odlišností". V této fázi je již věcné řešení konfliktu ztíženo tím, že do hry vstupují emocionální faktory. Vyřešení problému pomalu ustupuje do pozadí a nastává snaha najít viníka. I v této fázi je však řešení konfliktu relativně jednoduché, ovšem spíše než otevřený rozhovor je vhodné použít vyjednávání. Neřešením probíhajícího konfliktu se záhy dostaneme do fáze, kdy je původní věcný obsah konfliktu skoro zcela zasunut a hlavním zájmem se stává snaha zvítězit nad svým protivníkem. Samotný "protivník" již nemůže konflikt vyřešit a potřebuje pomoc zvenčí. Zhoršením je přechod do fáze, kdy konflikt přerostl již tak daleko, že komunikace mezi zúčastněnými stranami je výrazně nebo zcela přerušena. V takovém případě se můžeme dostat do fáze "destrukce", v níž konflikt vyvrcholí devastujícím způsobem a může dojít k fyzickým či majetkovým újmám a takřka vždy k újmě psychické. Někdy se fáze destrukce nedostaví a konflikt dospěje k dalšímu stádiu - fázi "vyčerpání". Všechny zúčastněné strany jsou natolik vyčerpané, že konflikt přestanou řešit a posléze se dostanou do fáze "latence", v níž už konflikt zdánlivě neexistuje. Řada lidí si myslí, že "vyčerpáním" se konflikt vyřešil a období "latence" je přesvědčí o tom, že mají pravdu. Avšak konflikt se nevyřešil a tudíž stačí malý podnět, aby se opět opakovaly všechny předchozí fáze, a to obvykle v mnohem intenzivnější podobě Reakce na konflikt Tyto reakce jsou podmíněny řadou faktorů (stres, zkušenosti, postoj k situaci, vnímání její závažnosti, to, zda budou do konfliktu zasahovat další osoby apod.). Záleží také na tom, zda si účastníci (nebo alespoň jeden z nich) přejí, aby se konflikt vyřešil, resp. urovnal. Lidé si v průběhu socializace vypracují různé způsoby řešení konfliktů a svůj preferovaný způsob se poté snaží využívat co nejvíce. Žádný jediný způsob řešení ale není vhodný pro 247

248 každou konfliktní situaci, proto je vhodné osvojit si více způsobů a snažit se je uplatňovat v závislosti na druhu či příčinách konfliktu. Jedním z běžných způsobů "řešení" konfliktu je jeho neřešení. Jde buď o únik ("vycouvání" z konfliktu) nebo o vyhýbání se konfliktogenním situacím. Tento způsob řešení není a priori nevhodný, ale není možné jej využívat pokaždé. Dalším typem reakce je konfrontace, kterou můžeme chápat jako určitý boj, srážku dvou názorů, dvou způsobů řešení, a ten, kdo řeší konflikt konfrontačně, se pokouší prosadit svoje řešení. Takřka ve všech konfliktních situacích je vhodné využít třetí způsob reakce, a to řešení konfliktu, přičemž obě strany se snaží řešit problém k co největšímu prospěchu všech zúčastněných. Někdy při tom pomáhají různá neformální či formální jednání, a to buď s pomocí, nebo bez pomoci prostředníka. Vždy je vhodné uplatnit empatii a často i asertivní techniky. A vždy je nutné snažit se řešit příčiny konfliktu, nejen jeho důsledky. Pro úspěšné vyřešení problému je tedy zásadní rozeznání jeho podstaty. Lidé velmi často nevidí stejné problémy stejně a ulpívají na svém vidění. 248

249 23 Vliv hlubinného dobývání na povrch Průvodním jevem hlubinného i povrchového dobývání jsou změny zemského povrchu. Tyto změny mohou být přímé (skrývka nadloží) nebo nepřímé (vliv dobývání na povrch a škody na povrchových objektech). Úkolem je vytěžit z ložiska co nejvíce užitkové suroviny, ale také během dobývání uskutečňovat ochranná opatření ke snížení důlních škod. Předpokladem účinných ochranných opatření je znalost jak zákonitostí pohybu podrubaného horninového prostředí, tak forem projevů vyvolaného pohybu na zemském povrchu Teorie pohybu hornin nad vyrubaným prostorem Při dobývání ložiska vznikají pod zemí volné prostory, které zprvu při malé půdorysné rozloze nezpůsobují trvalé deformace nadložních hornin, takže zemský povrch zůstává v klidu. Při určitém zvětšení vyrubané plochy se nadložní vrstvy prohýbají a později zavalují do vyrubaného prostoru. Pohyb hornin nastává nejdříve v přímém nadloží ložiska a pak se stále posouvá do vyššího nadloží, až konečně dosáhne zemského povrchu. Při malých mocnostech nadloží (50 až 60 m) a komorovém způsobu dobývání ložiska vznikají na povrchu otevřené propadliny. Při větších mocnostech nadloží se na zemském povrchu vytvářejí nálevkové prohlubně se soustředěnými trhlinami. Je-li nadloží ložiska dostatečně mocné, vznikají na povrchu rozsáhlé poklesové kotliny Činitelé ovlivňující pohyb zemského povrchu Na pohyb nadložních hornin vyrubaného ložiska a tím i na pohyby povrchu má vliv mnoho činitelů. A. Na průběh a rozsah pohybů spojených s dobýváním ložiska mají značný vliv fyzikální mechanické vlastnosti ložiska a nadložních hornin. Vlivem soudržnosti hornin není pohyb nadloží okamžitý, ale trvá obvykle delší dobu, neboť tlak výše ležících vrstev hornin přemůže odpor níže položených vrstev až tehdy, když se překročí jejich mez pevnosti. Pohyb nadloží tvořeného velmi pevnými horninami bude tedy pomalejší než pohyb nadloží tvořeného přirozeně plastickými horninami (jíly apod.), písky nebo kuřavkou. Obr. 23-1: Prvky charakterizující poklesovou kotlinu u vodorovně uloženého ložiska 1 Křivka poklesu; 2 Křivky vodorovných posunů; 3 Křivka napětí; μ mezní úhel; φ zálomový úhel. 249

250 Zavalování nadložních vrstev se neděje ve svislých rovinách proložených okrajem porubní fronty, nýbrž v rovinách odkloněných od svislé roviny o určitý úhel. Odklon od vertikální roviny je tím větší, čím jsou nadložní horniny méně pevné. Úhel, který svírá zálomová plocha s vodorovnou rovinou, se nazývá zálomový úhel φ (obr. 23-1). Jeho velikost v karbonském útvaru je 70 až 75º, v miocenním pokryvném útvaru 60 až 65º a v sypkých horninách jen 30 až 40º. Vlivy vyrubání ložiska se však na povrchu projevují ještě ve větších vzdálenostech, než jaké vymezují zálomové úhly. V tom prostoru nastává jen průhyb nadložních vrstev. Úhel, který svírá rovina pobíhající hranou porubu a počátkem poklesové kotliny s vodorovnou rovinou, se nazývá mezní úhel μ. Tento úhel je zpravidla o 5 až 15º menší než úhel zálomový. B. Geologické podmínky ložiska mají rovněž značný vliv na pohyb nadložních horninových vrstev. Pohyby vyvolané dobýváním závisí na úklonu souvrství, jeho tvaru, rozloze a také na tom, jaké jsou podmínky pro komunikaci podzemních a povrchových vod. Na těchto činitelích závisí také velikost mezního úhlu a tím také výsledný tvar deformovaného povrchu po skončení dobývacích prací. Obr. 23-2: Tvar poklesové kotliny nad šikmo uloženým ložiskem α úklon ložiska μ n mezní úhel do nadloží μ p mezní úhel do podloží Vlivem úklonu ložiska se mění velikost mezních úhlů (obr. 23-2) tak, že mezní úhel do podloží u šikmo uloženého ložiska μ p je větší než u ploše uloženého ložiska za jinak stejných geologických podmínek, kdežto mezní úhel do nadloží μ n je naopak menší. Z toho také vyplývá, že poklesová kotlina nabývá nesouměrného tvaru. C. Mocnost ložiska má přímý vliv na maximální pokles povrchu, to je na hloubku poklesové kotliny. Největší pokles je uprostřed kotliny, kdežto k jejím okrajům se zmenšuje až na nulu. Maximální pokles na povrchu je vždy menší než mocnost vyrubaného ložiska, a to vlivem nálevkovitého tvaru dobýváním zasažených vrstev a vlivem jejich nakypření. D. Hloubka uložení ložiska se projevuje tím, že při dobývání při větších hloubkách je pokles povrchu mírnější (obr. 23-3). Vliv poddolování se však projevuje na rozsáhlejším území. E. Dobývací metody mají rovněž vliv na velikost poklesu povrchu. Jiný pokles povrchu bude při dobývání na zával, jiný při ponechávání zbytkových nebo ochranných pilířů a opět jiný při dobývání se zakládkou. 250

251 Obr. 23-3: Vliv vyrubaného prostoru v různých hloubkách pod povrchem na tvar a rozsah poklesové kotliny μ mezní úhel h hloubka uložení S pokles povrchu L šířka poklesové kotliny F. Velikost vyrubané plochy rovněž ovlivňuje velikost poklesu povrchu. Vyrubaná plocha, která způsobí maximální pokles myšleného bodu na povrchu, se nazývá plně účinná plocha. Pro ploše uložené ložisko představuje podstavu kolmého kruhového kužele, jehož vrchol splývá s pozorovaným bodem P na povrchu, a povrchové přímky pláště svírají s podstavou mezní úhel μ (obr. 23-4). Obr. 23-4: Vysvětlení pohybu bodu na povrchu vlivem podrubání podle R. Balse Poloměr plně účinné plochy je dán vztahem: h hloubka ložiska pod povrchem (m) μ mezní úhel (º) α pásmový úhel (º) pásmový úhel (º) Body porubu ležící v tzv. přesahové ploše (mimo plně účinnou plochu) nemají žádný vliv na pokles uvažovaného bodu. Bod, který je podrubán menší plochou, než je plně účinná plocha, vykonává pohyb směrem k těžišti vyrubané plochy S (vyšrafovaná část plně účinné plochy). V takovém případě 251 (m)

252 (obr. 23-4) vykonává myšlený bod na povrchu menší pokles než u plně účinné plochy, ale zároveň vykonává vodorovný posun. G. Pokles bodu na povrchu závisí také na době, která uplyne od jeho podrubání, neboť vliv dobývání se neprojeví okamžitě, ale až po jisté době. Doba, která uplyne od okamžiku závalu až do uklidnění povrchu, je různá a závisí na fyzikálně mechanických vlastnostech nadložních hornin, na hloubce uložení ložiska a na způsobu dobývání. U většiny karbonských uhelných ložisek bývá pokles povrchu ukončen po 4 až 6 letech Balsová metoda Otázkami zákonitostí pohybu poddolovaného povrchu se zabývalo mnoho báňských techniků a výzkumných pracovníků. Všeobecně je uznávána Balsova teorie, která se opírá o předpoklad, že bod na zemském povrchu ovlivněný vydobytím ploše uloženého ložiska při dosti stejnorodém nadloží se pohybuje k těžišti vyrubané plochy, její velikost je menší než plně účinná plocha pro tento bod (obr. 23-4). Je-li uvažovaný bod podrubán plně účinnou plochou, pak vykonává pouze vertikální pokles. Velikost poklesu bodu na povrchu lze podle R. Balse stanovit ze vztahu: s pokles pozorovaného bodu (mm) m mocnost dobývaného ložiska (mm) a dobývací součinitel z časový součinitel e účinkový součinitel. Dobývací součinitel (dobývací faktor) volíme se zřetelem na dobývací metody a na způsob řízení stropu. Na základě pozorování byla určena např. pro OKR velikost dobývacího součinitele takto: poruby na zával 0,80 až 0,95 poruby s částečnou zakládkou 0,65 až 0,75 poruby s foukanou zakládkou 0,45 až 0,55 poruby s plavenou zakládkou 0,25 až 0,35. Časový součinitel (faktor) udává, do jaké části celkového poklesu se bod na zemském povrchu dostal po určité době od jeho podrubání. Obr. 23-5: Průběh časového součinitele poklesu povrchu po vyrubání ložiska Časový součinitel zpravidla volíme roven jedné, protože při výpočtech počítáme s konečnou hodnotou poklesu, který nastane po vyrubání ložiska. 252

253 Účinkový součinitel udává míru poklesu bodu na povrchu v závislosti na velikosti a poloze vyrubané plochy ložiska. Jeho velikost se dá přibližně určit ze vztahu: S - velikost plně účinné plochy (m 2 ) S - velikost částečně účinné plochy (m 2 ). Pro přesnější výpočet účinkového součinitele se plně účinná plocha rozdělí podle určitých pravidel na několik kruhových pásem a sektorů (obr. 23-4). V tomto případě má každé políčko stejný vliv na celkový pokles uvažovaného bodu. Kromě poklesu bod na povrchu vykonává také vodorovný posun, jehož velikost se vypočítá podle rovnice: s je pokles bodu (mm) h hloubka uložení ložiska (m) t vzdálenost těžiště částečně účinné plochy od středu příslušné plně účinné plochy (m) Všimneme-li si blíže poklesové kotliny (obr. 23-1), vidíme, že se v přechodném pásmu naklání zemský povrch, a tím se také naklání povrchové objekty, které tam mohou ležet. Velikost naklonění vyjadřujeme tzv. denivelací: l - je vzdálenost dvou sousedních bodů, např. rohů jedné budovy (m) - rozdíl poklesu těchto dvou bodů (mm) V přechodném pásmu také nastávají relativní posuny sousedních bodů. Vlivem nerovností posunů vznikají v povrchových objektech napětí, která se vypočtou z výrazu: l vzdálenost dvou sousedních bodů (m) rozdíl posunu těchto bodů ve směru jejich spojnice (mm) Obr. 23-6: Vliv poddolování na povrchové objekty a) trhání zdiva v tahovém pásmu; b) naklonění budovy; c) drcení zdiva v tlakovém pásmu 253

254 Nastává-li relativní vzdalování dvou bodů, pak napětí udává míru, oč by se muselo zdivo budovy prodloužit, kdyby bylo dostatečně pružné, aniž by se porušilo. Tento jev vzniká v tzv. pásmu tahu, kdy se ve zdivu tvoří trhliny (obr. 23-6a). V pásmu tlaku je zdivo zase naopak stlačováno (obr. 23-6c) a drtí se Důlní škody a ochrana proti nim Vlivem hlubinného dobývání ložisek vznikají důlní škody na povrchových objektech. Důlní škody způsobené hornickou činností označujeme jako pravé důlní škody. Škody, které se projevují obdobně jako pravé důlní škody, avšak nejsou způsobené hornickou činností, označujeme jako pseudo-důlní (zdánlivé) důlní škody. Příčinou těchto škod může být např. nesprávné navržení stavby, nedbalé provedení základů, málo únosná půda, vliv spodní vody nebo skluzné terény. Důlní škody se projevují různým způsobem, a to trháním a drcením zdiva budov (obr. 23-6), devastací a zatopením zemědělské půdy, poškozením inženýrských sítí, komunikací apod. Obr. 23-7: Darkovské moře Pokles nadloží má také často vliv na změnu oběhu vody tím, že se ztratí spodní voda nebo povrchové vody, a ty pak způsobí zvýšené přítoky vody do dolu. V opačném případě vystoupí spodní voda na povrch a tím se vytvoří v poklesové kotlině močály nebo jezero (obr. 23-7). Jiným nebezpečím pro krajinu, vyvolaným hornickou činností, je zmenšení spádu povrchových toků, které způsobují dočasné nebo trvalé zátopy poddolovaného území. Nejčastěji jsou důlními škodami postiženy budovy, které s postupující porubní frontou procházejí jak oblastí tahů, tak i oblastí tlaků. Doba, po kterou tento stav trvá, závisí na rychlosti postupu porubu. Pro jednotlivé povrchové stavby nejsou směrodatné absolutní hodnoty poklesu a posunu, nýbrž relativní hodnoty vzhledem k půdorysu stavby. U obytných budov je naklonění (denivelace) 2 mm/m zpravidla bezvýznamné, kdežto u některých strojů je již naklonění 0,5 mm/m značně nebezpečné. Nebezpečnější než prosté naklonění je změna směru naklonění. Zděné stavby jsou dosti elastické a snášejí beze škody napětí 0,5 mm/m. Dobré zdivo snáší i větší napětí, působí-li v něm síly stejnoměrně. Protože na asanaci a rekultivaci poddolovaného území je třeba značné finanční částky, je kladen důraz na omezování důlních škod na nejmenší míru nebo jejich předcházení. Povrch i povrchové objekty se jednak samy přizpůsobují poklesům půdy, jednak jsou chráněny účinnými technickými i technologickými opatřeními v dole Ochranná opatření v dole Pro ochranu povrchových objektů v dole je třeba zvolit nejvhodnější a nejhospodárnější způsoby dobývání. Musí se vycházet ze širšího hlediska a uvážit, zda je hodnota budov a zařízení na povrchu větší než náklady na ochranná opatření v dole. Ochranná opatření v dole spočívají nejčastěji ve zmírňování poklesu povrchu a tím i vodorovných posunů. Toho lze dosáhnout zejména použitím zakládky s co nejmenší stlačitelností. 254

255 Jiným opatřením pro ochranu povrchových objektů je jejich podrubání plně účinnou a přesahovou plochou tak, aby tyto objekty pouze poklesly. Proto se snažíme dobývat ložisko širokou porubní frontou s pravidelným denním postupem. Směr postupu porubů volíme, pokud to situace dovolí, rovnoběžně s podélnou osou objektu. Vychází-li se jen z hlediska ochrany povrchových objektů, pak nejbezpečnějším opatřením je ponechání ochranných pilířů, tj. dostatečně velkých a rubáním nedotčených ploch ložiska k ochraně jak důlních, tak i povrchových objektů. Tyto pilíře však vždy vážou dosti velké zásoby užitkového nerostu, a proto se má jejich zřizování co nejvíce omezit nebo zcela vyloučit Ochranná opatření na povrchu Důlní škody je možno podstatně zmírnit různými technologickými opatřeními buď před výstavbou objektu, nebo na objektech již postavených. Proto musí projektant v hornických oblastech spolupracovat s báňskými techniky, kteří dovedou stanovit a analyzovat pohyby zemského povrchu způsobené dobýváním. Obytné budovy se projektují pokud možno s malou půdorysnou plochou a nepříliš vysoké, přičemž půdorys stavby se volí co nejjednodušší (čtverec nebo obdélník). Průmyslové stavby se musí opatřit takovými konstrukčními prvky, aby bylo možno pokleslé části vyrovnat do původní polohy. U velkých staveb se ponechávají mezi jejich jednotlivými částmi dilatační spáry. Rychloběžná a citlivá strojní zařízení se stavějí na tlusté železobetonové desky, které nesouvisí se základy jiných budov. Vlastní citlivé zařízení se postaví tak, aby se dalo rektifikovat. Potrubí se pokládají tak, aby snesla pohyby půdy. Proto se opatřují vyrovnávacími vložkami, dovolujícími jak stlačení, tak i protažení. Rovněž kabely se opatřují zvláštními spojkami, které se přizpůsobují deformacím vzniklým poddolováním terénu. Vodní hráze a železniční náspy se mají stavět tak, aby je bylo možno nadsypávat a rozšiřovat u úpatí zemního tělesa. Umělé vodní kanály a průplavy se vyhloubí tak, aby při poklesu povrchu voda nepřetékala a aby se daly bez obtíží bagrovat. Existuje ještě mnoho jiných preventivních opatření, avšak nejlepší ochranou je plánovitá výstavba měst a průmyslových závodů mimo ložiska nerostů Vymezení ochranného pilíře Stanovení rozměrů ochranných pilířů všeho druhu je úkol velmi rozsáhlý a závažný. Především je v uvažované oblasti nutno pro jednotlivé geologické vrstvy stanovit co nejpřesněji mezní úhly. Jinak nastává nehospodárné zvětšování blokovaných zásob v ochranném pilíři (ohradníku), nebo naopak zbytečné porušování stability jak povrchových objektů, tak i důlních objektů. Při návrhu ochranného pilíře je na povrchu nutno nejprve určit nejnutnější zástavbovou plochu chráněných objektů. Tato plocha se rozšíří o ochranný pás, který slouží k zachycení malých deformací na okraji poklesové kotliny, ukáže-li se, že potřebné rozměry ochranného pilíře jsou větší než rozměry vypočtené. Chráněný prostor volíme zpravidla ve tvaru mnohoúhelníků nebo kruhu. Pro jednotlivé body chráněné oblasti se pak určí velikost plně účinné plochy v ložisku, a to pro každý bod zvlášť. Poloměr ochranného pilíře pro uvažovaný bod v ploše uloženém ložisku (obr. 2-8) je dán výrazem: h mocnosti jednotlivých geologických útvarů nebo vrstev μ příslušné mezní úhly (º). (m), 255

256 Máme-li takto stanoveny ochranné pilíře pro všechny důležité body na povrchu, pak výsledný ochranný pilíř v ložisku tvoří obalová křivka dílčích ochranných pilířů. Obr. 23-8: Ochranný pilíř v ploše uložené sloji pro povrchový objekt μ mezní úhly h mocnost jednotlivých útvarů R poloměr plně účinné plochy pro bod A B na povrchu A, B, C, D body na povrchu A, B, C, D - odpovídající body v ložisku Podobně se stanoví ochranný pilíř u ložisek ukloněných. Rozdíl je jen v tom, že musíme znát nejen velikost mezního úhlu ve směru ložiska, ale také mezní úhly do podloží a nadloží. Na obrázku je uveden příklad grafického vymezení ochranného pilíře pro těžní jámu a povrchové objekty důlního závodu, které se musí chránit před účinky dobývání ukloněného ložiska. Obr. 23-9: Ochranný pilíř v šikmo uložené sloji Pro těžní jámu a přilehlé povrchové objekty α úklon sloje μ n mezní úhel do nadloží μ p mezní úhel do podloží A, B, C, D body na povrchu A, B, C, D - odpovídající body v ložisku Kromě povrchových objektů se musí chránit také důležitá důlní díla; jsou to především jámy, překopy a šibíky. Uvedený způsob vymezení ochranných pilířů vychází z mezních úhlů a jejich dodržení zaručuje plnou ochranu objektů. Tímto řešením ovšem vzniká určitá (přechodná nebo trvalá) ztráta užitkové suroviny. Proto se v dnešní době intenzivně řeší otázka zmenšení ochranných pilířů. Ochranné pilíře by měly zaručovat takové pohyby horninového prostředí, které ještě nejsou nebezpečné pro povrchové i důlní objekty. 256

257 Obr : Tvary zmenšených ochranných pilířů jam a) kuželovitý tvar; b) válcovitý tvar c) tangentoidní tvar μ mezní úhel; μ - zvětšený mezní úhel; h hloubka jámy; h - ovlivněná část jámy. Jednou z možností řešení je zmenšit ztráty v ochranných pilířích jam. Jsou používány tyto metody: a) Zvětšit úklon spadových přímek kužele ochranného pilíře o 5 až 15º proti meznímu úhlu (obr a). Následkem tohoto opatření bude hořejší část jámy pod vlivem dobývacích prací a jámová výztuž bude stlačována. b) Ponechat válcovitý ochranný pilíř od určité hloubky (obr b). Pro horní část jámy (asi 300 m) se vyměří plně ochranný pilíř dosud obvyklým způsobem, aby nebyly škody na zdivo jámy příliš velké. Tím se značně zmenší blokované zásoby, ovšem bude to mít vliv na větší část jámové roury. c) Místo válcového ochranného pilíře může být ochranný pilíř ve tvaru ochranného tělesa, jehož řídicí křivkou je tangentoida (obr c). Uvedené způsoby zmenšení ochranných pilířů jam je možno uskutečnit za předpokladu, že jde o dobývání ve větších hloubkách. Jámové zdivo přitom nesmí být pevně spojeno s horninou, musí v něm být v určitých vzdálenostech vytvořeny dilatační spáry, aby byl umožněn vzájemný pohyb mezi horninou a výztuží. Dnes hojně rozšířený způsob vyztužování jam litým betonem lze z tohoto hlediska označit za nevhodný, i když má jiné výhody Dobývání jámových ochranných pilířů Při dobývání jámových ochranných pilířů lze jen částečně uplatnit teorie a poznatky o vlivech poddolování na pohyb vrstev v okolí jámy. Jámová roura se dostává do přímých vlivů každé rubané sloje. Nadložní podrubané vrstvy nepoklesávají v celku, nýbrž jednotlivé vrstvy se od sebe postupně odlupují až do svého prolomení. Jámový komín tedy neklesá jako celek, ale po částech. Při rubání ochranného pilíře jsou destrukce jámové výztuže úměrné velikosti poklesu nadložních vrstev. Jámová roura se zkracuje a její výsledné zkrácení se rovná celkovému poklesu ohlubně jámy. V ideálním případě by jámová výztuž měla být ve vertikálním směru namáhána na tlak. Ve skutečnosti, vlivem nerovnoměrného poklesu nadložních vrstev, je jámové zdivo namáháno nejen tlakem, který způsobuje drcení zdiva, ale také tahem, při němž se zdivo protrhává. Při jednostranném dobývání ochranného jámového pilíře se také naklání jámový komín. V tomto případě je jámové zdivo namáháno na ohyb nebo na střih, což se projevuje vytlačováním zdiva do profilu jámy. 257

258 Největší poškození zdiva nastává zpravidla 20 až 30 m nad dobývanou slojí a pod ní, tedy v tlakové oblasti porubu, která jámové zdivo zasáhla. Větší poškození zdiva je možno pozorovat rovněž v místech, kde dochází k tektonickým poruchám, v místě méně pevných hornin, jako jsou uhelné proslojky, a také v místech náraží. Způsob dobývání jámového ochranného pilíře musí vycházet z toho, zda je nutno zachovat jámový komín, nebo nikoliv a zda se musí chránit některá zařízení v jámě, popřípadě některá okolní důlní díla. V podstatě jde o tři případy dobývání ochranných pilířů: a) Ochranné pilíře opuštěných jam b) Ochranné pilíře aktivních těžních a větrních jam c) Důl bez ochranného pilíře. Ochranné pilíře opuštěných jam se dobývají obvykle při likvidaci dolu nebo při slučování několika závodů ve větší provozní celek. Protože zpravidla není třeba zachovat jámový komín, postupuje se tak, že jáma i přilehlá důlní díla se založí sypkým suchým materiálem a pak se dobývací práce vedou z kteréhokoliv vhodně přístupného místa. Při dobývání ochranných pilířů aktivních jam se musí zachovat jámový komín. Před začátkem rubání je třeba provést řadu preventivních opatření ve vyzdívce jámy, hlavně musí být zesílena výztuž v místech největších očekávaných namáhání. Potřebné prostory kolem jámy se důkladně zajistí a zbytečná důlní díla založí. Při dobývání se stále musí kontrolovat stav zdiva i jámové výstroje a zjištěné destrukce průběžně opravovat. Sloje v jámovém ochranném pilíři se musí dobývat postupně a rovnoměrně. Má se vždy dobývat jedna sloj souměrně vedenými poruby z pole k jámě, nebo zpod jámy k okraji ochranného pilíře. V porubech se má používat ihned únosných stojek, aby byl pokles stropu co nejmenší, a vyrubaný prostor se musí založit zakládkou o co nejmenší stlačitelnosti. Obr : Vyrubané sloje ochranného pilíře těžní jámy při likvidaci Dolu Jan Maria v OKR 258 První systematický výzkum vlivů rubání na těžní jámu v ČSSR začal v roce 1960 při dobývání ochranného pilíře na Dole Jan Maria v Ostravě (obr ). Již v letech 1934 a 1942 byly v tomto jámovém ochranném pilíři vytěženy sloje Leopold, Hugo a sloj č. VI o celkové mocnosti 2,8 m. Jejich dobýváním poklesla ohlubeň jámy o 1952 mm a jáma se vychýlila o 935 mm. Ponechané ochranné pilíře ve slojích Eliška, IX, X a XI byly vydobyty v létech 1960 až Celková mocnost těchto čtyř slojí byla 3,9 m a získalo se tun koksovatelného uhlí. Sloje byly dobývány postupně zdola nahoru tak, že přebytečná část těžní jámy byla vždy zasypána hlušinou. Jako nejvhodnější dobývací metoda se osvědčilo dvoukřídlové směrné stěnování od hranice ochranného pilíře směrem k těžní jámě. I když byly sloje

259 dobývány s použitím žebrové zakládky, podařilo se udržet těžní jámu v provozuschopném stavu až do její konečné likvidace. Otázka dolu bez ochranných pilířů vystupuje stále více do popředí hornické vědy a techniky. Jedním ze způsobů je návrh A. Římana (obr ), který předpokládá pouze mírný a rovnoměrný pokles jámového komína při dobývání slojí postupujících před dalším hloubením jámy. Toho se má dosáhnout tím, že se sloje pod jámovou tůní zpřístupní dvěma šachticemi z patra. Každá sloj se má dobývat souměrně vzhledem k těžní jámě, aby se nevychýlila ze svislého směru. Vyrubaný prostor se musí vyplnit zakládkou s nejmenší stlačitelností (u nízkých slojí žebrovou zakládkou). Teprve po vyrubání slojí v prostoru jámového pilíře se začnou prohlubovat jámy, otevře se další těžní patro. Obr : Návrh otvírky nového dolu bez ochranného pilíře podle A. Římana φ zálomový úhel; h hloubka jámy Dobývání jiných ochranných pilířů Obr :Bezpečná hloubka dobývání (podle A. Lisowského) 1 pásmo, které je uzavřeno pro dobývání při dnešních znalostech dobývacích metod; 2 pásmo, kde je dovoleno dobývat komorováním s ponecháním 50 % užitkového nerostu; 3 pásmo, které může být plně vyrubáno za použití zakládky. 259

260 Dobývání ochranných pilířů pod městy a uzavřenými objekty velkého plošného rozsahu rovněž zasluhuje velkou pozornost. Hlavní zásadou při projektu vyrubání ochranného pilíře je najít takový způsob dobývání, který na jedné straně způsobí nejmenší ztráty ložiskové substance a na druhé straně nejmenší škody na povrchových objektech za daných geologických poměrů. Pro městské objekty se zpravidla uvádí jako přípustná mez denivelace 2,5 mm/m a napětí 1,5 mm/m. Těchto hodnot dobývání lze dosáhnout v tzv. bezpečné hloubce, která závisí na mocnosti dobývané sloje a způsobu řízení stropu, jak vyplývá z grafu na obrázku

261 24 Vliv těžby uhlí na životní prostředí 24.1 Zatížení krajiny Hmotnost a objem uhlí, hornin, vody a plynů (především metanu) vytěžených v české části hornoslezské pánve v letech 1782 až 2000 nelze přesně stanovit, je však možné je rámcově kvantifikovat. V období od roku 1782 do roku 2000 bylo v OKR vytěženo okolo 1,6 mld. t uhlí. Produkci hlušin lze odhadnout na 0,65 mld. t (cca 0,41 mld. m 3 pro objemovou hmotnost hlušin 1600 kg.m -3 ), celkovou produkci uhelných kalů na 40 mil. tun. Hornickou činností je narušeno území o ploše 260 km 2. Na ploše 5,5 km 2 bylo uloženo na odvalech (haldách) 226 mil. tun hlušiny. V roce 1991 obsahovala odkaliště s plochou 4,7 km 2 28,106 mil. m 3 uhelných kalů. Celková hmotnost odebraných hmot z litosféry (uhlí, horniny a vody) při dobývání černého uhlí v průběhu let 1782 až 2000 činila v české části hornoslezské pánve přibližně 4,25 mld. tun Těžba, horninový masiv a povrchové jevy Poklesy a krajina Hlubinná těžba vede k vytváření podzemních dutin, vzniklých vytěžením uhelných slojí, které jsou během kratší či delší doby vyplňovány (zavalovány) nadložními horninami. Následně dochází ke klesání terénu, což se projevuje relativním stoupáním hladiny podzemní vody až na povrch (obr. 24-2), vznikem depresí vyplňovaných podzemní i povrchovou vodou a větším či menším poškozením povrchových objektů (tzv. důlní škody). Obr. 24-1: Vychýlení kostela a poklesová kotlina s jezerem za kostelem vzniklé poddolováním a v pozadí jámy na původní úrovni terénu na jámových ohradnících Projevy dobývacích prací s ohledem na úložné poměry, mocnost slojí a litologickou charakteristiku průvodních hornin v ostravské části byly nepoměrně menší než v karvinské oblasti. Skutečné poklesy od počátku dobývání přesahují ovšem místy až 20 m (např. Slezskoostravský hrad poklesl o 14 m). Zcela jiná je situace v karvinské oblasti, kde jsou mocné sloje karvinského souvrství od počátku dobývány převážně na zával. Odhaduje se, že celkové poklesy od počátku hornické činnosti na Karvinsku přesáhly až 40 m. Celkový pokles kostela Svatého Petra z Alkantary v blízkosti bývalého Dolu Gabriela (obr. 24-1) činí od roku 1950 do dnešní doby přes 33 m. Na území postiženém dobýváním o ploše cca 260 km 2 došlo ke vzniku nové krajiny. Na jedné straně vznikají poklesové kotliny, na straně druhé výrazné elevace z nasypaných odvalů. 261

262 Zcela specifickým rysem jsou elevace v místech ochranných pilířů jam s vrcholem téměř na původní nadmořské výšce terénu (obr. 24-1). V celých částech obcí došlo k devastaci objektů a jejich demolici. Vlivem poddolování bylo také více či méně poškozeno 300 km vodních toků. Poškození koryt vodních toků bylo řešeno vodním zásahem do toků nebo stavební úpravou. Dosud nejednoznačný je vliv poddolování na vznik sesuvů, řešený již Bartoncem (1934). V tom případě dochází patrně ke kombinaci původní geologické predispozice ke vzniku sesuvů s následným vlivem nového úklonu svahu, změny hydrogeologických poměrů a fyzikálních vlastností zemin na stabilitu daného profilu Ovlivnění podzemní vody dobýváním Hornicky ovlivněný prostor a okolní horninový masiv tvoří spojitý dynamický hydraulický systém v jinak složitých hydrogeologických podmínkách. Ukončení těžby uhlí a následná likvidace dolů zatopením a zasypáním jam v letech 1991 až 1993 v ostravské části revíru vyvolaly potřebu udržení hladiny podzemních vod na kótě 389 m Bpv. K tomu slouží centrální čerpání důlních vod v jámě bývalého závodu Generál Jeremenko Dolu Ostrava (Dvorský et. Al. 1992). Cílem je udržet hladinu podzemních vod tak, aby nedocházelo k přelivu podzemních vod do petřvaldské kotliny a odtud pak do dolů karvinské části, a zabránit komunikaci nově obnovené karbonské zvodně s přípovrchovými kvarterními vodami s možným ovlivněním podzákladí staveb. Čerpání bylo zahájeno v roce 2001 a v listopadu téhož roku dosáhla hladina kóty m Bpv, vyčerpané množství již činilo 365 tis. m 3, což je přibližně polovina předpokládaného objemu. Regulace vypouštění vod do řeky Ostravice je prováděna na základě průtoku a složení důlních vod. Pro pozorování hydrogeologické situace v bývalých DP likvidovaných dolů byla zřízena monitorovací síť. Od roku 2001 bylo též čerpáno 30 až 40 litrů za sekundu čerpací stanicí zřízenou pro čerpání důlních vod z petřvaldské dílčí pánve a nejzápadnějších okrajů karvinské části OKR v lokalitě bývalého závodu Žofie Dolu Julius Fučík. Zde je hladina podzemních vod udržována v úrovni 480 m Bpv. Tam, kde došlo k poklesu terénu v důsledku poddolování pod místní hladinu podzemních vod, dochází k zaplavení poklesové kotliny (vytvoření bezodtoké kotliny nebo vzácně s umělým odtokem) nebo k podmáčení půdního profilu (obr. 24-2). Obr. 24-2: Výstup spodních vod na povrch Obr. 24-3: Kalová sedimentační nádrž při poddolování terénu Zvodněné poklesové kotliny byly využívány i pro deponování kalů a flotačních hlušin vzniklých při úpravě uhlí (obr. 24-3). 262

263 Do roku 1992 se na Dole František odpařováním silně mineralizované vody čerpané z dolu vyráběla jodem bohatá tzv. dárcovská sůl, sloužící v lázeňství. Jodobromové vody z OKR jsou trvale využívány v lázních v Darkově a v Klimkovicích Produkce hlušin a odvaly v krajině Kámen z otvírek a příprav a hlušina vznikající po úpravě uhlí jsou používány k plošné asanaci poddolovaného území a ukládány na odvalech. Pro ukládání hlušiny byly prakticky u všech dolů od počátku zakládány odvaly, které lze považovat za charakteristický rys hornické krajiny. Část hlušin byla a je využívána pro sanaci poklesů, např.: - nasypáváním hrází podél vodních toků - pro násypy spodních staveb silnic a železnic - pro vyrovnání či navýšení území postižených poklesy - pro hráze sedimentačních nádrží a kalů apod. Do roku 1994 bylo v OKR na 279 odvalech postupně uloženo 141,1 mil. m 3 hlušin, tj. jen přibližně 35 % objemu všech dosud vytěžených hlušin. Z toho bylo deponováno na území okresu Ostrava-Město 73,9 mil. m 3, na Karvinsku 45,3 mil. m 3 hlušin a na frýdeckomístecká území 21,9 mil. m 3. V roce 2000 bylo v OKR evidováno 46 odvalů. Vlivy těžby uhlí na povrch byly v menší míře eliminovány částečným zakládáním vyrubaných prostor (do roku 1995), většinou se ovšem v průběhu let projevily rozsáhlými devastačními účinky. Obr a 5: Halda v Ostravě Přívoze a Heřmanické kuželové odvaly (70. léta 20. stol.) Zastoupení různých typů hornin pískovců, prachovců a jílovců v hlušině a zbytků uhlí na odvalech je dáno vrstevní jednotkou, v níž probíhala těžba, a také technologií úpravy uhlí a hlušiny. Proto se poměrným zastoupením hornin jednotlivé odvaly liší. Většina odvalů je dnes zapojena do krajiny a je převážně lesnicky nebo zemědělsky rekultivována. Část odvalů je upravena i na stavební plochy a je zastavěna. V těch případech není možné jejich opětovné využití. Brání tomu i skutečnost, že při otevření starého odvalu hrozí nebezpečí, že dojde rychle ke spontánnímu samovznícení uhlí v hlušině a následnému vzniku požářiště v odvalu. Případné požáry jsou obtížně zvládatelné, o čemž svědčí například odvaly závodů Petr Bezruč a Zárubek Dolu Ostrava. Při nekontrolovatelném požáru odvalu dochází k dlouhodobému úniku nejen plynných zplodin do ovzduší (především oxid uhličitý a uhelnatý, oxidy síry a dusíku, látky dehtové povahy, vodní pára apod.), ale také ke vzniku rozpustných solí (především Ca, Al, Na a K síranů a kamenců), které mohou kontaminovat vody. Přes asanační opatření v současnosti nadále prohořívají staré odvaly Heřmanice, Hedvika a Ema. Jako řešení se nabízí např. úplné rozebrání odvalu Heřmanice, zamezení přístupu kyslíku do odvalu vysvahováním, zatěsněním jílocementovou směsí a následnou rekultivací apod. 263

264 Obr. 24-6: Intenzívní termická aktivita na Hedvice Obr. 24-7: Termicky alterovaná hlušina Studie využití hornin z hlušin k výrobě kameniva (z roku 1994) ukázaly, že pro tyto účely jsou využitelné pouze odvaly na Frýdeckomístecku (8,5 mil. m 3 ) a Karvinsku (3,9 mil. m 3 ). Dříve prohořelé odvaly, např. dva typické odvaly Dolu Jan Šverma, byly z části odtěženy a prohořelé hlušiny (porcelanity, označované jako tzv. erdbranty) byly použity při výstavbě zemních těles silničních komunikací v Ostravě, zejména ulice Rudná. Významným zdrojem vypálených hlušin byly také prohořelé a odtěžené odvaly, např. u Dolu Doubrava, Eduard Urx a další. Vyhořelé horniny jsou z hlediska fyzikálních vlastností dobrým stavebním materiálem. Dosud bylo pro různé účely a terénní úpravy využito cca 65 % všech vytěžených hlušin. Hlušina tedy byla a je pojímána jako významná druhotná surovina. V létech 1983 až 1993 bylo opětovnou úpravou hlušin z Dolů Jan Šverma, Rudý říjen (Heřmanice), Hlubina a Zárubek získáváno uhlí pro elektrárny v závodě Haldex (v prostorách Dolu Zárubek ve Slezské Ostravě). Neúspěšné byly pokusy se získáváním hliníku z praných hlušin kyselým loužením, s výrobou lehčeného kameniva, šamotového zboží, použitím hlušin jako korekční suroviny pro výrobu cementového slínku a flotačních hlušin jako přísady do cihel v cihelnách Uhelné kaly zátěže a využitelnost Uhelné kaly vznikaly jako vedlejší produkt úpravy uhlí flotací. Jde o směs jemných částic uhlí a hornin do 1 mm, kdy obsah je popela v těchto kalech nižší než 45 % a obsah síry nižší než 1 %. Jejich výhřevnost je nižší než 15 MJ.kg -1. V současné době se již uhelné kaly neprodukují, a to vzhledem ke kvalitativnímu posunu v úpravárenském procesu. Uhelné kaly historicky naplavené ve starých kalových rybnících (obr. 24-3) jsou v současné době používány pro další úpravárenské nebo energetické účely. Uhelné kaly OKD v číslech produkce r. 1990: 1,49 mil. t produkce r. 1995: 0,19 mil. t produkce r. 1998: 0 t Největší nárůst produkce kalů přišel s nástupem důlních kombajnů na přelomu 50. a 60. let minulého století. Dramatický pokles naopak přišel v 90. letech s útlumem těžby a s novými technologiemi zpracování kalů. Vytěžené odkaliště pak projde běžným procesem sanace a rekultivace. V OKR bylo v roce 2000 evidováno 96 odkalovacích nádrží v různých stadiích naplnění, těžby, sedimentace, rekultivace apod. Celková kapacita odkalovacích nádrží v OKR činila v roce 2000 přes 29 mil. m

265 Rekultivace Hornickou krajinu modelují kromě poklesů především odvaly. S výstavbou hlubinných dolů v polovině 19. století a těžbou v první polovině 20. století souvisí typicky vysoké kuželové odvaly (obr a 5). Tyto kuželovité tvary odvalů vznikaly proto, že majitelé dolů měli zájem na tom, aby byla zasypaná plocha co nejmenší. Po 50. letech 20. století došlo ke změně koncepce v ukládání odvalů. Jsou vytvářeny ploché, tabulovité nebo terasovité odvaly s cílem přizpůsobit tvar odvalu místní modelaci krajiny. Řada odvalů byla pak řízeně lesnicky rekultivována. Obr. 24-8: Lesnicky rekultivovaná halda Skutečné pokusné výsadby v druhové skladbě dřevin a v různém substrátu začal v Ostravě na haldě Dolu Michal v Michálkovicích v roce 1964 Výzkumný ústav meliorací Praha, pracoviště Ostrava. Výsledkem této činnosti je také současný vzrostlý les na haldě jámy Oskar ve Lhotce. Podnik OKD, Rekultivace, k. p., v současnosti podnik AWT Rekultivace a.s. Havířov, asanoval a rekultivoval řadu odvalů. Od roku 1978 se přímo vytvářejí plochá nebo terasovitá tělesa spojená se zavážením poklesových kotlin (Karviná-Louky, údolí Lipiny, Karviná Darkov, okolí Heřmanického rybníka apod.). Cílem je likvidace plošného rozsahu poklesových kotlin, omezení vzniku sesuvu půdy, vytvoření jezer a navrácení krajiny původnímu účelu. Obr. 24-9: Technika pro přepravu hlušiny Obr : Odval přikrytý zeminou V oblastech s dosud probíhající těžbou jsou odvaly navyšovány o předpokládaný pokles terénu (obr ). 265

266 Obr : Rekultivované území (uhelné kaliště) Obr : Rekultivovaný odval Lze říci, že vliv přímé hornické činnosti na životní prostředí ostravsko-karvinského průmyslového regionu se projevil trvalými změnami povrchu provázenými vznikem nových biotypů a časově omezeným působením hořících odvalů, čerpáním mineralizovaných vod a emisí metanu Plynné emise Celá historie OKR se více či méně dotýká důlních plynů obsahujících výhradně různé koncentrace metanu (CH 4 ) a oxidu uhličitého (CO 2 ). Od konce karbonu je metan z uhelných slojí plynule uvolňován do atmosféry z přípovrchových partií karbonského masivu (oblast 100 až 300 m pod povrchem). Ztrátu metanu v těchto částech karbonského masivu lze jen orientačně odhadnout na cca 0,15 až 0,2 mil. m 3 CH 4 za 1 milion let na ploše 1 km 2. Tento proces odplynění probíhá v místech s malou mocností pokryvu v tzv. karbonských oknech dodnes a je provázen i emisemi metanu na povrch ze závalových polí uzavřených dolů Uvolnění metanu dobýváním Ze statistických údajů od roku 1965 do roku 1997 činí celkové množství odvedeného metanu (jak důlními větry, tak řízenou těžbou plynu) více než milionů m 3 (Martinec, Schejbalová 2003). Skutečná plynodajnost je cca 5 až 7 m 3 CH 4 na vytěženou tunu uhlí. Kromě metanu byly z dolu do ovzduší odváděny vyšší objemy oxidu uhličitého a vodní páry a ve zcela zanedbatelném množství oxid uhelnatý a vyšší uhlovodíky Metan a oxid uhličitý po ukončení těžby V období útlumu dolů, zejména v ostravské části revíru po roce 1990, poklesla těžba plynu v celém OKR na hodnotu pohybující se okolo 100 milionů m 3 za rok. Absolutní exhalace v důlních větrech v roce 1997 činila 210 milionů m 3 a dále trvale klesá. V důsledku uzavření dolů, ukončení větrání dolů a čerpání důlních vod (nastupující voda zaplňuje dutiny v masivu a vytlačuje plyn) dochází k nekontrolovatelnému výstupu metanu (místně i spolu s oxidem uhličitým) na povrch. Emise metanu na povrch a do budov se projevily cca po třech letech po uzavření dolů. Například v ostravských dolech vznikl hornickou činností od roku 1782 do náhlého ukončení činnosti v roce 1992 podzemní prostor o objemu cca 250 milionů m 3 ((Takla, Grezl 1994), který je v důsledku postupného zaplavování vodou a konsolidací závalu zmenšen na 50 až 100 milionů m 3, tj. na 29 až 40 % původního objemu. Metan je v uhlí absorbován až pod tlakem 5 MPa, a při rozrušování uhlí je z něho uvolňován do volných prostorů (i při konsolidaci pohoří). 266

267 Obr : Plynodajnost a degazace v době těžby a po uzavření Dolu František Migrace důlních plynů (především metanu a v některých lokalitách i oxidu uhličitého) z hornicky narušeného masivu k povrchu závisí zejména na mocnosti a vlastnostech hornin pokryvu a existenci výstupových cest, např. starých nezlikvidovaných důlních děl. Určité nebezpečí představuje rovněž narušení stability jam, především však neúplně, nedostatečně nebo nevhodně likvidovaných jam a jejich blízkého okolí. Obr : Výstupy metanu na povrch v ostravsko-karvinské části revíru Červeně prokázaný výstup; světle červeně území nebezpečné; zeleně ohrožené výstupem; žlutě možný výstup; černě karbonské okno. 267

268 V důsledku průniku výbušné metanovzdušné směsi do budov došlo v budovách k explozím, při nichž byli zraněni, nebo dokonce usmrcení lidé. Metan se může do budov dostat narušenou kanalizací, případně jinými technickými přípojkami. Pro omezení výstupu plynů na povrch byl na Ostravsku vybudován regionální odplyňovací systém a na lokalitě Michálkovická jáma lokální odplyňovací systém (OKD, a.s., DPB Paskov, o. z. 1994). Obr : Schematické situování odplyňovacích vrtů V roce 2002 byly v činnosti pouze čtyři odplyňovací stanice na lokalitách Rychvald, Vrbice, Heřmanice a Jeremenko. Z podzemí bylo v ostravské části OKR odsáto v roce 2001 v průměru m 3 CH 4 za den. V kombinaci se 40 vrty z povrchu do stařin, které tvoří subsystém pasivní ochrany, došlo k vytvoření první etapy ochrany povrchu. V řadě lokalit se těžba metanu ze stařin ukázala jako rentabilní a hlavně zlepšuje ochranu povrchu. V lokalitách s nerentabilní těžbou metanu většinou postačí odfukovací vrty (obr a 17). Obr : Schéma konstrukce odplyňovacích vrtů Obr : Odfukovací komínek z vrtu do stařin 268

269 25 Úpravnictví Úprava nerostných surovin je proces, který vytěženou surovinu uzpůsobí do stavu vhodného pro další využití. Účelem úpravy je především odstranění bezcenných škodlivých příměsí, zvýšení koncentrace užitkové složky, změna fyzikálních nebo chemických vlastností zpracovaného nerostu. Upravené nerostné suroviny mohou být využity podstatně lépe než neupravené. V některých případech jsou neupravené suroviny nepoužitelné. Tříděním se upravuje zrnitost suroviny, nebo se z použitelných tříd odstraní nevhodná, pro další zpracování škodlivá zrna. Rozdružováním se odstraní nevhodné jalové složky, čímž se obohatí užitková složka. Při úpravě polymetalických rud se oddělí rudy různých kovů. Briketováním a paletizací se mění fyzikální vlastnosti. Loužením, pražením a aglomerací se mění fyzikální i chemické vlastnosti. Cílem úpravy uhlí je snížení popelnatosti, popřípadě snížení obsahu vody. Snížením popelnatosti se snižují přepravní náklady, zvyšuje se výhřevnost a hospodárnost spalování. U uhlí vhodného pro koksování se snížením popelnatosti snižuje obsah popela v koksu, zvyšuje pevnost koksu a snižuje jeho spotřeba ve vysoké peci. Snížením obsahu vody v uhlí se snižuje spotřeba tepla při koksování a zvyšuje výhřevnost uhlí energetického Základní pojmy a pochody úpravy Nerostné suroviny, z nichž se získávají kovy, označujeme jako rudy. Rudnina je vytěžená ruda před úpravou. Těžené uhlí je neupravené uhlí po vytěžení z dolu. Surové uhlí je předupravené těžené uhlí zpravidla zbavené cizích předmětů, velkých kusů hlušin a rozdrcené pod velikost zrna 150 až 200 mm. Uhlí a produkty úpravy uhlí posuzujeme podle obsahu popelovin v % hmotnosti vztažených na sušinu. Tento obsah označujeme jako popelnatost uhlí nebo produktů úpravy. Na rozdíl od uhlí, u něhož se jakost vyjadřuje obsahem nežádoucích příměsí, vyjadřuje se jakost ostatních nerostných surovin obsahem užitečné složky. U rud a produktů úpravy rud se jakost označuje obsahem kovu v procentech hmotnosti a nazývá se kovnatost. Výjimku tvoří některé suroviny, u nichž se stanovuje obsah užitkové složky rovněž v procentech hmotnosti. Jsou to např. CaF 2 ve fluoritové surovině, MgO v magnezitové surovině a WO 3 ve wolframitu. Rozdružování je proces úpravy, při kterém se od užitkové složky odděluje neužitečná jalovina. Při úpravě uhlí je pro jalovinu užíván termín hlušina. Koncentrát je obohacená ruda výsledný produkt úpravy. V úpravě uhlí je užíván termín prané uhlí. Kromě koncentrátů a jalových odpadů je ještě zpravidla vyráběn meziprodukt. Meziproduktem je buď směs nedokonale rozdružených zrn jaloviny a užitkové složky, nebo zrna prorostlá navzájem. Odtud také název prorostlina. Výnos je hmotnostní podíl produktu úpravy (koncentrátu, praného uhlí, prorostliny, jaloviny) vyjádřeny v %. Výtěžnost je množství kovu v %, které při rozdružování přešlo do produktu úpravy z celkového množství kovu ve vsázce. Podle toho, o který produkt jde, označuje se jako výtěžnost kovu do koncentrátu, do hlušin apod. Tentýž pojem, výtěžnost, je používán pro třídění, kde je sledováno, kolik určité zrnitostní třídy ze vsázky přešlo do přepadu nebo propadu třídiče. 269

270 Obohacení je termín, kterým je označováno zvýšení obsahu užitkové složky v koncentrátu. K obohacení dojde pouze při rozdružování, tj. v procesu, ve kterém se odděluje užitkový nerost od jaloviny. Při třídění nebo drcení zpravidla k obohacování nedochází. Obecně lze úpravu nerostných surovin rozložit do tří pracovních pochodů: - příprava suroviny - rozdružování - doplňující pochody. Přípravou (předúpravou) suroviny rozumíme drcení, mletí, případně třídění. Drcením se uvolňují srostlá zrna rudy od jaloviny a zmenšují se nadměrně velké kusy. Tříděním se vsázka do úpravny rozděluje na třídy zrnitosti potřebné pro rozdružování. V přípravném třídění ještě nedochází k oddělení užitkové složky od jaloviny. Třídění bývá také zařazováno do procesu drcení nebo mletí. Zde je vyčleňováno zrno, které je již patřičně rozdrceno, aby zbytečně nezatěžovalo drtič nebo mlýn a nedocházelo k přemletí, respektive k tvorbě kalových podílů užitkové složky. Při rozdružování se odděluje užitkový nerost od jaloviny, uhlí od hlušin. Rozdružování je hlavní úpravnický pochod. Doplňující pochody zahrnují odvodňování, sušení, zahušťování, případně třídění, drcení nebo i mletí produktů. Samostatné pochody jsou pak briketování uhlí, aglomerace a briketování rud. Technologie úpravy uhlí je uzpůsobena tak, aby mohlo být zvlášť zpracováváno uhlí koksovatelné a zvlášť uhlí energetické. K hlavním technologickým celkům úpravny uhlí patří: těžkokapalinové odkamenění, velkoprostorové zásobníky surového a praného uhlí, vodní prádlo, expedit, hlubinné zásobníky pro příkup cizího uhlí a termická sušárna Třídění Tříděním rozumíme rozdělování nerostných surovin nebo produktů úpravny podle velikosti zrn. Třídění rozlišujeme na: - mechanické na třídicích plochách (na sítech a roštech) - vodní (hydraulické), založené na rozdílných sedimentačních rychlostech různě velkých zrn ve vodě - vzdušné (větrné), založené na rozdílných sedimentačních rychlostech různě velkých zrn ve vzduchu. Ručně nebo pomocí elektromagnetů můžeme upravovanou surovinu zbavit cizích předmětů, jako např. dřeva, železných částí výztuže a částí dopravníků apod. (obr a 2). Obr. 25-1: Ruční třídění Obr. 25-2: Cizí předměty v tříděné surovině 270

271 Při mechanickém třídění má rozhodující význam velikost, tj. geometrické rozměry tříděných zrn. (Je-li však v tříděném materiálu složení jemných zrn jiné než složení zrn hrubších, může se při třídění projevit i obohacení některého ze získávaných produktů). Naproti tomu při vodním a vzdušném třídění se uplatňuje i vliv hustoty a tvaru zrn. Podle toho, ve kterém stupni technologického procesu je třídění zařazeno, rozeznáváme tyto druhy: - přípravné třídění, které má roztřídit surovinu na velikost vhodnou pro jednotlivé stroje (rozdružovače, drtiče). Do přípravného třídění náleží odtřídění kusů, předtřídění, odkalování jemného uhlí, vodní třídění rudy v uzavřeném okruhu s mlýnem, mechanický třídič kameniva v kombinaci s drtičem apod.; - konečné (finální) třídění rozděluje produkty úpravy na velikosti prodejních tříd. Jsou to různé obchodní třídy praného uhlí (kostka, ořech, hrášek) nebo kameniva. Patří sem i třídění surovin na odbytové třídy, které se těží poměrně čisté (vápenec, těžené kamenivo); - doplňující třídění je včleněno do různých míst technologického oběhu, jako je oplachování zatěžkávadla z produktů rozdružování, odvodnění produktů ze sázeček apod Mechanické třídění K mechanickému třídění se používá třídičů. Jejich nejdůležitější funkční částí je třídicí plocha s příslušnými otvory, které svým tvarem a velikostí omezují velikost propadajících zrn. Zrna větší než jsou otvory, zůstávají na třídicí ploše. Vzhledem k nedokonalé činnosti třídícího pochodu mohou zůstat na třídicí ploše i menší zrna, tj. taková, která by měla ve skutečnosti propadnout. Do propadu mohou vniknout i zrna větší než je velikost otvoru třídicí plochy. Je to způsobeno někdy opotřebením otvorů, tvarem otvorů, popřípadě tvarem kmitů třídiče nebo tvarem zrna tříděného materiálu. Obr. 25-3: Propadový třídič Mechanické třídění probíhá za sucha, případně i za mokra. Podle tvaru otvorů, popřípadě způsobu výroby dělíme kovové třídicí plochy na: - roštnice, - drátěné plochy skládané, - děrované plechy, - štěrbinové, - drátěná pletiva, - svařované. Pevné roštnice jsou tyče různého průřezu upevněné v rámu buď ve směru toku tříděného materiálu, nebo kolmo k němu (obr. 25-7). Otáčivé roštnice jsou většinou odlitky tvaru sférického trojúhelníka nebo kotouče menšího a většího průměru. Otáčejí se ve směru pohybu materiálu na třídicí ploše. Děrované plechy (obr. 25-5) se používají pro třídění všech druhů nerostných surovin. Jejich společnou nevýhodou je menší účinná plocha proti drátěným, předností je hladký povrch. Nasazují se i třídění za sucha obtížně tříditelných lepivých materiálů s vyšším obsahem vody. V tom případě se užívají plechy z nerezavějící oceli. 271

272 Obr. 25-4: Otvory děrovaných plechů Drátěná pletiva (obr. 25-5) se používají rovněž pro třídění všech druhů nerostných surovin. Mají větší účinnou plochu. Jsou vyrobena s jakostní pružinové oceli a drátu o malém průměru. Účinná plocha je až 82 %. Obr. 25-5: Drátěné třídicí plochy A krepovaná B lisovaná C harfová Štěrbinové třídicí plochy se užívají pro odvodňování produktů úpravy nebo oplachování zatěžkávadla. Obr. 25-6: Štěrbinová třídicí plocha s nosem Mechanické třídiče nepohyblivé Obr. 25-7: Třídič - rošt Rošty (obr. 25-7) tvoří obvykle jednoduchá pevná třídicí plocha z úhelníků, kolejnic, případě tyčí jiných profilů, upevněných a skloněných ve směru klouzání materiálu (účinnější jsou vibrační). Sklon 35 až 50º. Užívají se hlavně k odtřídění kusového materiálu, kde nezáleží na účinnosti odtřídění. Vzdálenost roštnic na konci by měla být větší než u vstupu, aby nedocházelo k ucpávání. Odstředivá síta se používají k třídění za mokra. Vyznačují se válcovou nebo kuželovou třídicí plochou a tečným přívodem směsi tuhých látek a vody. 272

273 Obr. 25-8: Odstředivé síto válcové Obr. 25-9: Odstředivé síto kuželové 1 přívod; 2 nadsitné; 3 podsitné. 1 přívod; 2 dráha rmutu; 3 kuželová plocha; 4 propad; 5 výtok propadu; 6 přepad. Oblouková síta Hlavní částí je štěrbinová třídicí plocha obloukového tvaru (obr. 25-8). Štěrbiny jsou ustavené kolmo ke směru pohybu rmutu, který se přivádí z uklidňovací nádrže. Uklidňovací nádrž je důležitou součástí obloukových sít, poněvadž udržuje přítokovou rychlost rmutu v rozmezí 3 až 5 m za sekundu. Dělící velikost je u obloukového síta asi polovina šířky štěrbin. Při šířce štěrbiny 1 mm jsou do propadu strhávána jen zrna menší než asi 0,5 mm. Výkonnost obloukových sít se uvádí v rozmezí 100 až 150 m 3 za hodinu na jeden metr šířky. Kuželová síta (obr. 25-9) Vstupní tlak závisí na průměru třídiče a je dán statickou výškou 1 až 2,5 m. Normální výkonnost je 100 m 3 za hodinu na jeden čtvereční metr pracovní plochy. Síta OSO se vyrábí o průměru válcové části v rozmezí 1200 až 3200 mm s pracovní plochou 2 až 10 m 2. Užívají se k odvodňování jemného prachu uhlí ze sazeček, případně k odkalování surového jemného uhlí Mechanické třídiče s vibračním pohybem třídicí plochy Obr : Vibrační třídič princip Obr : Vibrační třídič 0 vodorovná rovina; 1 střední poloha třídicí plochy; 2 horní plocha; 3 dolní plocha; a amplituda kmitání třídicí plochy; α úhel vrhu; β úhel sklonu třídicí plochy. 273

274 Správné a účinné třídění na těchto strojích vyžaduje, aby materiál byl během nejkratší doby na třídicí ploše rozprostřen, účinně nadhazován a zároveň dopravován vpřed. Zidealizovaný třídící proces předpokládá, že při každém nadhozu dopadne zrno do následujícího otvoru třídicí plochy. Aby zrno opustilo třídicí plochu, musí být zrychlení jemu udělené třídicí plochou větší, než je zrychlení tíhové. Jejich poměr je zároveň měřítkem namáhání konstrukce třídiče a nazývá se dynamickým koeficientem K Hydraulické třídění V případech, ve kterých by bylo nutno používat velmi jemných, drahých a málo trvanlivých síťových pletiv, nahrazuje se třídění na sítech tříděním založeným na rozdílných rychlostech pádu různě velkých zrn v hmotném prostředí, tj. ve vodě nebo ve vzduchu. Liší se od třídění na sítech tím, že produkty při něm vznikající nejsou vymezeny velikostí zrn, nýbrž jejich sedimentačními rychlostmi. Proto se někdy třídění, založené na využívání rozdílných konečných pádových rychlostí zrn ve vodě nebo ve vzduchu, označuje jako klasifikace. Tím je zdůrazněno, že jde o pochod, který se od třídění na sítech zásadně liší. Z toho vyplývá, že produkty získané při klasifikaci jsou tvořeny zrny, která mají stejné konečné pádové rychlosti v určitém prostředí. Taková zrna označujeme jako zrna soupadná. Obr : Czeczottův diagram Pro vyjádření vztahu mezi konečnou rychlostí pádu zrn různých materiálů, jejich průměrem a hustotou sestrojil H. Czeczott názorný diagram (obr ). Napsal Rittingerův vzorec pro výpočet konečné rychlosti pádu zrn ve vodě v tomto tvaru: konečná rychlost pádu ve vodě (mm s -1 ) = koeficient 140,03 průměr zrna (mm) hustota (např. 2,65 kg dm -3 pro křemen) hustota prostředí (např. 1,0 kg dm -3 pro vodu ) Obr : Vodní sedimentační třídiče: hřeblový a šnekový 1 přívod rmutu; 2 přepad jemnějšího zrna; 3 přepad hrubšího zrna; 4 hřeblo; 5 šnek. Sklon dna jímky 12 až 18 º. 274

275 Třídicí hydrocyklóny Při třídění jemnozrnných materiálů, popř. při jejich rozdělování podle soupádnosti lze využívat i odstředivé síly. Na tom jsou založeny hydrocyklóny, které velmi často nahrazují hřeblové, šnekové nebo jiné typy třídičů. Jsou pozoruhodné svou univerzálností nejen jako třídiče, ale i zahusťovače a rozdružovače. Jejich předností je jednoduchá konstrukce; nemající žádné pohybující se součásti. Obr : Schéma hydrocyklónu Hydrocyklón se skládá z horní válcové části, do níž tangenciálně ústí přívodní potrubí. Spodní část má tvar kužele obráceného kuželem dolů (obr ). Tangenciálně přiváděná vsázka se dostává do rotace, hrubší a těžší částice jsou unášeny ke stěnám a vynášeny spodní tryskou. Jemnější a lehčí částice jsou vynášeny středovým, vzestupným vírem horní, přepadovou tryskou. Tvar a konstrukce hydrocyklónu závisí na jeho použití. Třídicí hydrocyklóny mívají vrcholové úhly 20 až 30 stupňů a menší průměr válcové části. Třídicí hranice cyklónu je dána průměrem válcové části, rozměry horní a dolní trysky a vstupním tlakem rmutu Plnoplášťové odstředivky Plnoplášťové odstředivky pracují na principu kombinace třídiče s horizontálním proudem vody a mechanického klasifikátoru. Materiál se přivádí do otáčejícího se vnitřního bubnu (2), opatřeného šroubovicí (5). Přes otvory (3) v přední části vnitřního bubnu přetéká tříděný materiál do rotujícího vnějšího bubnu (4) (obr ). Odstředivá síla vynáší hrubší částice ke stěnám bubnu. Oba bubny se otáčí souhlasným směrem, ale počet otáček není shodný. Vynášecí šnek hrne hrubší částice po vnitřních stěnách vnějšího bubnu směrem k vrcholu konické části bubnu, kde vypadávají otvorem (7) do vynášecí komory. Voda s nejjemnějšími částicemi vytéká otvory na přívodní straně. Obr : Plnoplášťová odstředivka 275

276 25.3 Drcení a mletí Účel a význam zdrobňování Zdrobňování patří k nejdůležitějším technickým procesům v četných průmyslových odvětvích. Velký význam má drcení a mletí při těžbě a úpravě nerostných surovin. Procesy zdrobňování, drcení a mletí se od sebe principiálně neliší. Mezi pojmy drcení a mletí nelze stanovit exaktně nějakou fyzikálně definovanou hranici. V praxi se vychází obvykle z velikosti zrn nebo částic v získávaném produktu. Projevují se však rozdílné požadavky a zvyklosti různých průmyslových oborů. Obvykle se za hranici mezi drcením a mletím považuje velikost zrn l mm. Drcení a mletí na úpravnách slouží společně s tříděním jako přípravný proces. Většina nerostných surovin se upravuje rozdružováním. V těchto případech se mechanické zdrobňování zařazuje: - před vlastním rozdružováním s cílem zmenšit vstupní velikost zrn tak, aby mohla projít technologickým zařízením a vyhovovala velikostí a zrnitostním složením další úpravě, - mezi jednotlivými rozdružovacími procesy, kdy účelem drcení a mletí je uvolnění vzájemně prorostlé užitkové a jalové složky, tj. otevření zrna tak, aby je bylo možno další úpravou vzájemně od sebe oddělit a dosáhnout tak zvýšení výnosu koncentrátu, - po rozdružování, kdy účelem drcení a mletí je úprava konečné velikosti produktů podle požadavků odběratelů. Některé nerostné suroviny se nerozdružují, ale pouze třídí, např. výroba kameniva. V těchto případech se mechanické zdrobňování používá: - před tříděním, kdy zmenšujeme kusy hornin tak, aby je bylo možno v následujících procesech zpracovat příslušnou technologií, - mezi jednotlivými operacemi třídění, kdy účelem zdrobňování je získat z hrubší zrnitostní třídy větší množství požadovaného, lépe prodejného, jemnozrnného produktu. Tabulka číslo 35: Velikost produktů získaných při drcení a mletí Způsob rozpojování Velikost rozpojovaných zrn (mm) Hrubé drcení Střední drcení Jemné drcení Mletí Jemné mletí větší než 125,00 větší než 25,00 menší než 25,00 menší než 1,25 menší než 0,08 Při rozpadu větších zrn na menší vznikají nové plochy, které jsou důležité při procesu rozdružování. Tabulka číslo 36: Vzrůst celkového povrchu při dělení krychle (10x10x10 mm) Hrana krychle 10 mm 1 mm 0,1 mm 0,01 mm 0,001 mm Počet krychlí Celkový povrch 600 mm mm mm 2 0,6 m 2 6 m Způsoby drcení a mletí Podle charakteru zdrobňované suroviny a požadavků na produkty volíme způsoby drcení a mletí. Při zdrobňování je materiál rozrušován působením vnějších sil. Zdrobňované materiály jsou v pracovním prostoru drtičů a mlýnů rozmělňovány tlakem, střihem, úderem, ohybem a kombinacemi těchto namáhání. Nejvíce se uplatňuje namáhání tlakem a smykem. 276

277 Namáhání na ohyb se uplatňuje jen omezeně. V drtičích a mlýnech se uplatňují zpravidla různé způsoby namáhání současně. Na převažujícím způsobu namáhání závisí kvalita produktu. Nejméně nežádoucích prachových podílů vzniká při namáhání zrn střihem. Tento způsob ale může být uplatněn jen u křehkých hornin. Nejvíce prachových podílů vzniká při zdrobňování roztíráním (kombinace tlaku a smyku). Zdrobňování můžeme provádět za sucha nebo za mokra. V úpravnictví probíhá drcení zpravidla za sucha. Mletí se provádí většinou za mokra, zejména proto, že následné rozdružování pomletého materiálu probíhá ve vodě. Za sucha se melou obvykle až produkty úpravy. Mletí za sucha se volí tehdy, když se následující technologická operace nemůže uskutečnit mokrou cestou (surovina mění ve vodním prostředí své vlastnosti). Odpor horniny proti rozdrcení závisí na tom, je-li hornina celistvá, vrstevnatá nebo krystalická, stejnorodá nebo prorostlá, nebo vyskytují-li se v ní trhliny. Rozhodujícím faktorem je pevnost v tlaku, jež bývá u velmi pevných hmot až 300 MPa, u málo pevných až křehkých menší než 10 MPa Stupeň zdrobnění Stupeň zdrobnění je jednou z hlavních charakteristik drtičů a mlýnů. Stupeň drcení nebo stupeň mletí vyjadřuje poměr zrnitosti vstupního materiálu k zrnitosti produktu. Ke stanovení stupně zdrobnění tedy musíme charakterizovat materiál z hlediska jeho zrnitostního složení před zdrobňováním a po zdrobňování. Stupeň drcení je dán vztahem: D - je průměr největších zrn v přívodu, d - je průměr největších zrn v produktu zdrobňování. U takto stanoveného stupně zdrobnění je v praxi obtížné určení největších zrn, případně stanovení rozměru zrna, který by měl odpovídat jeho průměru. Velikost kusů lze přesně definovat jenom u těles pravidelného tvaru. Pouze velikost koule je definována zcela jednoznačně jejím průměrem. Velikost zrn nepravidelného tvaru nelze exaktně definovat. V praxi se velikost zrn určuje obvykle pomocí sít. Nejběžnějším a nejpoužívanějším způsobem vyjádření zrnitostního složení materiálů, jsou křivky zrnitosti. Proto někteří autoři doporučují dosazovat do vzorce pro výpočet stupně zdrobnění velikost otvoru síta, kterým propadne t % zdrobňovaného materiálu nebo produktu zdrobňování. Stupeň zdrobňování určuje vztah: D t s, d D t - velikost otvorů síta, kterým propadne t % zdrobňovaného materiálu, d t - velikost otvorů síta, kterým propadne t % produktu zdrobňování. Pro procesy drcení se používá hodnota t=80% a pro mletí hodnota t=95%. Velikost otvorů sít, kterými propadá 80 nebo 95% materiálu, nebyla vybrána náhodně. Praxe ukázala, že rozměry největších kusů, které představují jen malou část materiálu (ne více než 20% pro produkty drcení a ne více než 5% pro produkty mletí), necharakterizují jeho velikost. Velikost materiálu před a po zdrobnění je možno charakterizovat rovněž střední velikostí zrna. Střední velikost zrna se vypočte váženým průměrem hodnot udávajících střední hodnoty tříd z provedeného zrnitostního rozboru přívodu a produktu zdrobňování. Stupeň zdrobnění se vypočte jako poměr: D m s, d D m - střední velikost zrna materiálu před zdrobněním, 277 t m

278 d m - střední velikost zrna materiálu po zdrobnění. Stupeň zdrobnění má v praxi velký význam. Velký stupeň drcení je výhodný, poněvadž umožňuje rozdrcení materiálu v jednom drtiči. Zpravidla ale není možno dosáhnout v jednom stroji zdrobnění materiálu na požadovanou velikost. Při malém stupni zdrobnění je třeba zařadit více drtičů. Stupeň drcení nebo mletí jednotlivých strojů lze zpravidla v určitých mezích měnit. Obvykle se však maximálního stupně zdrobnění nevyužívá, neboť při vyšším stupni drcení výkony zdrobňovacích strojů prudce klesají. Tabulka číslo 37: Stupeň drcení drtičů a mlýnů Stroje Stupeň drcení Čelisťové drtiče 3 6 Kuželové drtiče ostroúhlé 5 7 Kuželové drtiče tupoúhlé 5 20 Válcové drtiče s hladkými válci 3 4 Válcové drtiče s ostnatými válci 8 10 Kladivové drtiče jednorotorové Tyčové mlýny Kulové mlýny Hlavní typy drtičů a mlýnů Čelisťové drtiče Čelisťové drtiče se používají pro hrubé a střední drcení tvrdých a houževnatých surovin. Materiál je drcen tlakem, zčásti též lámáním nebo roztíráním, v prostoru mezi pevnou a pohyblivou čelistí. Dvojvzpěrné čelisťové drtiče s horním uchycením pohyblivé čelisti (obr ) jsou používány nejčastěji v prvním stupni drcení. Obr : Dvojvzpěrný čelisťový drtič 1 pevná čelist 2 pohyblivá čelist 3 výstředníkový hřídel 4 setrvačník Hornina nacházející se v drtícím prostoru je zdrobňována v průběhu pohybu pohyblivé čelisti proti pevné čelisti. V době, kdy se čelisti od sebe vzdalují, postupuje drcená hornina dolů k výpustné štěrbině. Spodní okraje čelistí se střídavě přibližují a vzdalují, což usnadňuje výpad rozdrcené suroviny. Šířka výpustné štěrbiny se může v určitém rozsahu měnit, což umožňuje získávat produkt požadované zrnitosti. Největší drtící síla v dvojvzpěrném čelisťovém drtiči s horním uchycením pohyblivé čelisti působí v horní části tlamy, kde jsou drceny největší kusy horniny. Postupně směrem k výpustní štěrbině se velikost drtící síly zmenšuje. Rozložení sil v drtícím prostoru je tak úměrné zmenšujícímu se odporu drcených kusů. Výkony největších dvojvzpěrných čelisťových drtičů dosahují až l 000 m 3.h -1. K výhodám drtičů s horním uchycením pohyblivé čelisti patří jednoduchá konstrukce, snadná údržba 278

279 a obsluha. Nevýhodou je nerovnoměrné namáhání drtiče způsobující otřesy a vibrace, což vyžaduje masivní základy těchto strojů. Čelisťový drtič se spodním uchycením pohyblivé čelisti dává stejnoměrnější zrno. Nevýhodou těchto drtičů je snadné zahlcování a tvorba většího množství jemných podílů. To je způsobeno tím, že na malé kusy působí největší drtící síla Kuželové drtiče Kuželové drtiče se používají pro hrubé, střední a jemné drcení velmi pevných a obtížně drtitelných hornin. V kuželových drtičích je materiál zdrobňován mezi otáčejícím se drtícím kuželem nepohyblivým drtícím pláštěm. Podle tvaru drtícího kužele se kuželové drtiče dělí na ostroúhlé a tupoúhlé. Ostroúhlé kuželové drtiče se používají k hrubému a střednímu drcení těžce drtitelných materiálů. Materiál se drtí v prostoru mezi otáčejícím se komolým kuželem s ostrým vrcholovým úhlem a drtícím pláštěm kónického tvaru (obr ). Drcení probíhá přibližováním a oddalováním drtícího kužele a pláště. Drcení probíhá nepřetržitě po celou dobu otáčky. Drtící kužel je zachycen v horním kulovém ložisku a jeho spodní část je uložena v poháněném, excentrickém pouzdru. Při rotaci pouzdra opisuje osa hřídele drtícího kužele plochu pláště kužele, jehož vrchol je v závěsném kloubovém ložisku a kruhová základna má průměr rovnající se dvojnásobku excentricity. Způsob drcení v ostroúhlém kuželovém drtiči je podobný drcení v čelisťových drtičích, avšak jejich práce je klidnější a dosahují většího výkonu. Předností ostroúhlých kuželových drtičů je rovněž příznivější tvar zrn produktu. Obr : Ostroúhlý kuželový drtič Obr : Kuželový drtič tupoúhlý 1 kulové ložisko; 2 drtící kužel 1 drtící kužel; 2 hlavní hřídel; 3 plášť; 3 výstředné pouzdro; 4 ozubený 4 rozhazovací talíř; 5 excentrické pouzdro; převod pohonu; 6 ozubená kola; 7 pružiny; 8 nastavení. V tupoúhlých kuželových drtičích (obr ) se materiál drtí podobně jako v drtičích ostroúhlých. Tupoúhlé kuželové drtiče se od kuželových drtičů liší tvarem drtícího kužele a tvarem a polohou pevného drtícího pláště. Vrchol kuželové plochy drtícího pláště je, na rozdíl od drtičů ostroúhlých, nahoře. Toto rozdílné uspořádání spolu s větší výstředností hlavního hřídele je rozhodujícím faktorem drcení v tupoúhlých kuželových drtičích. Tupoúhlé kuželové drtiče mají větší počet otáček než drtiče ostroúhlé. Vlivem většího zdvihu a vyššího počtu otáček drtícího kužele není hornina drcena pouze rozmačkáváním, ale také úderem. To 279

280 má vliv na tvarovou hodnotu zrna produktu. Na rozdíl od ostroúhlých, kuželových drtičů se tupoúhlé kuželové drtiče používají jen při středním a jemném drcení Kladivové a odrazové drtiče Kladivové a odrazové drtiče drtí materiál prudkými údery kladiv nebo drtících lišt a nárazy rychle se pohybujících zrn na nepohyblivé pancéřové desky. Na rozdíl od čelisťových a kuželových drtičů, ve kterých je průběh rozpadu zdrobňovaných zrn určen jejich polohou v drtícím prostoru, drtí se v úderových drtičích zrna v místech své nejmenší soudržnosti, tj. dle štěpných ploch, různých trhlin a puklin. Z tohoto důvodu bývá specifická spotřeba energie při úderném způsobu drcení menší než v čelisťových a kuželových drtičích. Kladivové drtiče (obr ) zdrobňují horninu prudkými údery kladiv kloubovitě uchycených na rychle se otáčejícím rotoru. Obr : Kladivový drtič Působením odstředivé síly zaujímají kladiva radiální polohu a drtí zrna údery a zčásti i nárazy na pancéřové vyložení drtiče. Pod rotorem drtiče bývá obvykle rošt, který zachycuje nedostatečně podrcená zrna v drtícím prostoru. Kladivové drtiče se používají pro hrubé, střední i jemné drcení snadno až středně drtitelných hornin (některé druhy vápenců). Velké kladivové drtiče se používají v cementárnách i jako primární drtiče. Předností kladivových drtičů je jednoduchá konstrukce a vysoký stupeň drcení. 1 kontrolní rošt 2 kloubovitě uchycené kladivo Obr : Odrazový drtič Odrazové drtiče (obr ) mají místo kloubovitě upevněných kladiv drtící lišty pevně spojené s rotorem. Obvodová rychlost rotorů odrazových drtičů je větší než u kladivových drtičů. Zdrobňovaná zrna jsou lištami prudce vrhána na odrazové pancéřové desky. Materiál je drcen přímými údery odrazových lišt a nárazy na odrazové desky. Odrazové drtiče nemají zpravidla spodní rošt. K přednostem odrazových drtičů patří vysoký stupeň drcení a poměrně malá hmotnost a rozměry. Nevýhodou se jeví zejména vysoké opotřebení drtících lišt a odrazových desek. Odrazové drtiče se používají při hrubém, středním i jemném drcení kameniva a keramických materiálů. 280

281 Kulové mlýny Kulové mlýny jsou nejvíce rozšířená zdrobňovací zařízení pro mletí nerostných surovin a cementu. Kulové mlýny se nejčastěji vyrábějí ve tvaru bubnu nebo válce. Uvnitř jsou zčásti zaplněny volnými mlecími tělesy. Při otáčení mlýna jsou mlecí koule vynášeny působením odstředivé síly vzhůru a po dosažení určité výšky odpadají. Materiál je padajícími a převalujícími se koulemi rozemílán úderem, tlakem a roztíráním. Aby bylo mletí účinné, musí být mlecí tělesa vynášena dostatečně vysoko. Obr : Kaskádní způsob mletí Při relativně nízkých otáčkách se mlecí tělesa převalují a materiál je rozemílán hlavně roztíráním. Tento kaskádní způsob mletí se využívá při jemném mletí (obr ). Při kataraktním mletí se projevuje zejména účinek jednotlivých, z větší výšky padajících, koulí (obr ). Uplatňuje se především zdrobňování úderem. Tento režim je využíván při mletí hrubozrnných materiálů. Obr : Kataraktní způsob mletí Tyčové mlýny Obr : Tyčový mlýn Na rozdíl od kulových mlýnů se v tyčových mlýnech používá jako mlecích těles ocelových tyčí kruhového průřezu. I u tyčových mlýnů praxe potvrdila, že většího výkonu mlýna se dosahuje při použití tyčí nestejného průměru. Pro hrubší mletí se používá tyčí většího průměru. Výhodou tyčových mlýnů je stejnoměrnější produkt než u mlýnů kulových. Nejsou vhodné pro jemné mletí ve druhém stupni. 281

282 Troubové mlýny Troubové mlýny (obr ) se od bubnových mlýnů liší délkou, pracují podobně, ale melou především kaskádním způsobem. Troubové mlýny se používají k mletí hmot, které se dají těžce mlít, a to za sucha i za mokra. Uplatňují se v chemickém a keramickém průmyslu a zejména v cementárnách. Výroba cementu vyžaduje velmi jemné mletí vsázky i cementářského slínku. Obr : Tříkomorový troubový mlýn Kolový mlýn Obr : Kolový mlýn Kolové mlýny se používají pro suché i mokré mletí. Mlýny jsou osvědčené, jednoduché konstrukce, spolehlivé v provozu, nenáročné na obsluhu a údržbu. Při výrobě jemné keramiky slouží kolové mlýny na suché mletí pro přípravu surovin. Mlýny zdrobňují keramické suroviny tlakem dvou otočně uložených běhounů, které se odvalují po mlecí dráze (obr ). Mlecí dráhu tvoří desky, jimiž je vyložena otáčející se mlecí mísa. Otáčející se mlecí mísa uvádí do rotačního pohybu běhouny, pod které je soustavou škrabáků usměrňováno melivo. Rozemletý produkt shrnují škrabáky na sítovou dráhu, kterou propadají zrna požadované velikosti do sběrné mísy. Kolové mlýny pro mokré mletí slouží nejčastěji pro přípravu cihlářské suroviny. Zpracovávaná surovina nesmí obsahovat velmi tvrdá zrna a kovové předměty. V mlýně dochází současně k mletí, mísení, roztírání, hnětení a protlačování přes děrované desky mlecí dráhy. Při mletí je surovina skrápěna vodou a doplňována podle potřeby ostřivem případně plnivem. Pomletá surovina padá do talířového mísidla pod mlecí dráhou Rozdružování Rozdružování je nejdůležitějším procesem při úpravě nerostných surovin. Při rozdružování se rubanina rozděluje na koncentrát, bohatý na užitkovou složku, a odpad, obsahující převážně jalové, neužitečné doprovodné složky rubaniny. Základní podmínkou úspěšného rozdružování jsou rozdílné fyzikální nebo chemické vlastnosti jednotlivých složek rozdružované vsázky. Čím rozdílnější jsou vlastnosti rozdružovaných složek, tím snazší je jejich oddělení. Způsoby rozdružování závisí ve značné míře na zrnitostním složení upravované suroviny. Pro 282

283 rozdružování hrubého zrna se používají jiné postupy, než pro úpravu jemného a prachového zrna. Při jednotlivých rozdružovacích metodách se využívají rozdílné fyzikální vlastnosti (hustota, magnetismus, radioaktivita, barva, tvar, elektrická vodivost), fyzikálně-chemické vlastnosti (smáčitelnost, adsorpce) a chemické vlastnosti (rozpustnost, kvalitativní tepelná změna) Gravitační rozdružování Gravitační úprava je založena na využití rozdílných hustot rozdružovaných složek vsázky. Rozdělení směsi zrn se děje na základě různých rychlostí pohybu jednotlivých zrn v hmotném prostředí. Většina gravitačních způsobů rozdružování probíhá v kapalném prostředí. Pneumatické rozdružování se omezuje jen na některé zvláštní případy. Na rychlost pohybu částic má v hmotném prostředí vliv nejen hustota, ale také velikost a tvar zrn. Gravitační rozdružování v kapalném prostředí je možno rozdělit do tří základních skupin: - rozdružování v těžkých suspenzích, - rozdružování v proudu vody, který může být vzestupný, horizontální nebo střídavý (sazečky, žlaby), - rozdružování v tekoucí tenké vrstvě vody (splavy). Pneumatické rozdružování se občas uplatňuje při úpravě mastku, kaolínu, keramických hlín atd. Kaolín získaný úpravou za sucha je pro některé zvláštní účely hodnotnější surovinou než kaolín upravený plavením Rozdružování v těžkých suspenzích Při rozdružování v těžkých suspenzích se rubanina přivádí do kapaliny, jejíž hustota je na hranici, při které chceme rozdružovat. To znamená, že specificky lehčí zrna plavou (např. uhlí), zatímco specificky těžší zrna klesnou ke dnu (např. hlušina). Suspenze je směs kapaliny a jemně mleté tuhé, ale nerozpustné látky. V úpravnictví se téměř výhradně používá vodního prostředí a zatěžkávadlem je jemně rozemletý magnetit, baryt, ferosilicium a podobně se zrnitostí obvykle do 0,1 až 0,2 mm. Obr : Rozdružování rud v těžkých kapalinách 283

284 Obr : Plochý těžkokapalinový rozdružovač 1 vsázka 2 těžký produkt 3 lehký produkt Při rozdružování uhlí se surovina často dělí na tři složky: prané uhlí, prorostlinu a hlušinu. V jednom rozdružovači však lze rozdělit vsázku jen na dva produkty. Surové uhlí je proto obvykle vedeno do rozdružovače s nižší hustotou suspenze (1,6 kg dm -3 ), kde se oddělí jako plovoucí frakce prané uhlí, a klesá frakce meziproduktu a hlušiny. Meziprodukt a hlušina se vedou do dalšího rozdružovače s vyšší hustotou suspenze (1,8 až 2 kg dm -3 ). Zde se oddělí meziprodukt jako plovoucí od hlušiny, která klesá ke dnu. Hlavní výhody rozdružování v těžkých kapalinách: - účinnost rozdružování je nejvyšší ze známých způsobů - velké výkony rozdružovačů - rozdružování probíhá od zrnitostí 10 mm (u rud od 5 mm) do 300 mm i více - snadná přizpůsobivost dělící hustotě - není třeba dalšího třídění při rozdružování. Nevýhody: - je nutný regenerační oběh zatěžkávadla - vznikají ztráty zatěžkávadla. Regenerace rozdružovací suspenze Regenerace suspenze spočívá ve zpětném získání zatěžkávadla, jeho očištění od otěru z rozdružovaných produktů a takovém zahuštění, aby se zatěžkávadlo mohlo znovu vrátit zpátky do oběhu. Provádí se zpravidla těmito způsoby: - magneticky - usazováním - hydrocyklóny - flotací. Obr :Magnetický rozdružovač pro regeneraci magnetitu 284

285 Rozdružování v sazečkách Hlavní charakteristikou rozdružování v sazečkách je rozdělování zrn podle hustoty ve střídavě vzestupném a sestupném proudu vody. Sazečky jsou vhodné zvláště pro rozdružování uhlí od 0,5 až 0,75 mm do 10 až 20 mm, ale používají se i pro úpravu rud a jiných nerostů. Rozdružuje se na dva i tři produkty. Obr : Schematický řez sazečkou (a) podélně, (b) příčně v 0 postupná rychlost kapaliny v 1 - rychlost lehčí frakce v 2 rychlost těžké frakce a) 1 vsázka 2 lehký produkt 3 střední produkt 4 těžký produkt b) 1 rozdružovací pole 2 pístové pole Obr : Podstata rozdružování ve střídavě vzestupném a sestupném proudu vody 1 prané uhlí 2 meziprodukt 3 hlušina 4 voda 285

286 Rozdružování na splavech Při rozdružování na splavech se využívá účinku tenké vrstvy vody tekoucí po mírně skloněné splavové desce, která vykonává mírně kmitavý pohyb ve směru své podélné osy (obr ). Obr : Pohled na splavovou desku 1 rmut 2 voda 3 jalovina 4 meziprodukt 5 - koncentrát Obr : Splav celkový pohled Průběh rozdružování závisí na úklonu splavové desky, na počtu a velikosti kmitů, na tvaru lišt a množství přiváděné splachovací vody. 1 těžký produkt 2 - vsázka 3 lehký produkt Rozdružování ve šroubovicových rozdružovačích Obr : Šroubovicový rozdružovač 1 ruda 2 voda 3 jalovina 4 koncentrát 5 meziprodukt Splavů se používá při úpravě wolframových, cínových, uranových a některých dalších rud a při úpravě některých nerostných surovin nekovových. Nevýhodou splavů je jejich poměrně malá výkonnost. Pro jemnější zrnitosti je to 200 až 400 kg za hodinu, pro hrubší zrna 1,5 až 3 t. Šroubovicový rozdružovač je tvořen žlabem ve tvaru šroubovice s 5 až 6 závity. Výška celého rozdružovače bývá 2 až 3 m, průměr závitů 0,5 až 1 m. Surovinou je obvykle ruda o zrnitosti 0,05 až 2 mm. Těžká zrna rudy se pohybují u dna žlabu a jsou vlivem tření unášena pomaleji než zrna lehčí, která jsou nadlehčována a dostávají se do horních, rychleji tekoucích vrstev rmutu. Na lehčí zrna působí silněji odstředivá síla a vytlačuje je na vnější okraj žlabu. Používají se na úpravu a předúpravu železných, cínových, titanových, zirkonových, wolframových a jiných rud. 286

287 Magnetické rozdružování Magnetické rozdružování se zakládá na tom, že se v magnetickém poli rozdruží rubanina na složku magnetickou a nemagnetickou. Pohyb různých minerálních zrn v magnetickém poli je závislý na magnetických a mechanických silách, které na ně působí. Z mechanických sil se uplatňuje především gravitační síla, tření, adhezní síly mezi zrny, viskozita prostředí a hydraulický odpor při rozdružování za mokra. Chování částic v magnetickém poli závisí na jejich susceptibilitě a permeabilitě. Magnetická susceptibilita je schopnost částice pojmout magnetismus, magnetická permeabilita charakterizuje schopnost látek propouštět siločáry a tím i jejich magnetickou vodivost. Při magnetickém rozdružování jsou využívány zejména přirozené magnetické vlastnosti nerostných surovin. Podle toho jak se látky chovají v magnetickém poli, rozlišujeme látky paramagnetické a diamagnetické. Paramagnetické látky jsou přirozeně magnetické. Jsou-li vloženy do magnetického pole, pak toto pole zesilují. V paramagnetické látce dochází ke zvýšení hustoty magnetických siločar a látka je magnetem přitahována. Diamagnetické látky jsou magneticky nevodivé a magnetické pole zeslabují. Diamagnetické látky nejsou magnetem přitahovány, nýbrž odpuzovány. Feromagnetické látky jsou některé paramagnetické látky vyznačující se zvlášť vysokou permeabilitou a některými dalšími vlastnostmi. K paramagnetickým nerostům patří: magnetit, siderit, hematit, ilmenit, pyrhotin, zirkon, pyrolusit, magnezit a jiné. Diamagnetické látky jsou: vápenec, křemen, baryt, kasiterit, galenit, arzenopyrit, bauxit, tuha a jiné. Obr : Princip magnetického rozdružovače Elektrické rozdružovače Klasifikace elektrických rozdružovačů se provádí podle několika rozlišovacích znaků. Podle charakteristiky elektrického pole, v němž nastává rozdružování, rozeznáváme: - rozdružovače elektrostatické - rozdružovače s koronovým výbojem - rozdružovače kombinované (koronově elektrostatické). Tento typ zařízení využívá toho, že rozdružované látky mají schopnost různě rychle nabývat nebo ztrácet elektrický náboj. Pro realizaci tohoto způsobu se uplatnily pouze dva způsoby udělení elektrického náboje částicím. Je to vedení a tření. 287

288 Částice se nabíjejí vedením od elektricky nabité části rozdružovače, a to buď přímým dotykem, nebo prostřednictvím ionizovaného vzduchu. Třením získávají částice náboj při vzájemném relativním pohybu nebo třením o vhodně upravenou část oddělovače. Platí pravidlo, že látka s větší dielektrickou konstantou nabývá kladný náboj, látka s nižší konstantou náboj záporný. Obr : Elektrostatické odlučovače a) b) c) Na obrázku jsou schematicky znázorněny užívané typy elektrostatických oddělovačů. Provedení (a) má sršící elektrodu E, která je připojena na záporný zdroj vysokého napětí. V okolí této elektrody se ionizovaným vzduchem nabíjejí částice dopravované válcem A. V průběhu transportu pak částice úměrně své povrchové vodivosti postupně ztrácejí svůj získaný elektrický náboj a odpadávají do jednotlivých výsypek a, b, c. Nejdéle na válci zůstanou částice s nízkou elektrickou vodivostí. Na obrázku 25-34b je znázorněno sesypné uspořádání elektrostatického rozdružovače. Příčné elektrody E zajišťují rychlé nabití vodivých částic, které jsou vystřelovány mimo sesypnou oblast a jsou tak odděleny. Provedení na obrázku 25-34c představuje systém, ve kterém částice získávají náboj třením při průchodu nabíjecím kanálem K. Nabíjecí kanál je vyroben z materiálu, jehož dielektrická konstanta je v oblasti mezi dielektrickými konstantami rozdružovaných částic. Tím dojde k jejich opačnému nabití a následnému oddělení na příslušných elektrodách zařazených za kanálem. Obr : Elektrostatický rozdružovač Na obrázku je znázorněno zařízení s rotujícím válcem a se zásobníky oddělených produktů pracujícími na stejném principu jako zařízení znázorněné na obrázku 25-34a. K napájení elektrostatických rozdružovačů se používá vysoké napětí o velikosti 15 až 40 kv. Uvádí se, že měrná spotřeba energie činí asi 0,1 kwh t násypka 2 válec 3 sršící elektroda 4 odchylovací elektroda 5, 6 zásobníky rozdružovaných produktů. 288

289 Flotace Flotace je způsob rozdružování, využívající rozdílných fyzikálně-chemických vlastností povrchu rozdružovaných minerálních částic. Dnes nejčastěji používaný způsob flotace je založen na výběrovém spojování vzduchových bublinek s minerálními částicemi (obr ). Částice špatně smáčitelné (hydrofobní), zachycené na vzduchových bublinkách, jsou vyneseny na hladinu rmutu a vytvářejí mineralizovanou pěnu, která je průběžně stírána. Částice, které jsou dobře smáčitelné (hydrofilní), se nezachytí na vzduchových bublinkách, zůstávají ve flotační cele a tvoří komorový produkt. Účelem flotace je získat z relativně chudých surovin nebo surovin, obsahujících nežádoucí příměsi, příslušné koncentráty rud i nerudných užitkových nerostů včetně nízkopopelnatého černého uhlí. Flotace dovoluje upravovat i velmi chudé a jemně prorostlé polymetalické rudniny. Při flotaci rud dosahují flotované částice maximální velikosti 0,2 až 0,3 mm, při flotaci uhlí 0,5 až 1 mm. Obr : Uchycení částice nerostu na bublině vzduchu 1 užitkový minerál 2 jalovina 3 vzduchová bublina Flotační činidla (reagencie) vyvolávají změny povrchové energie na fázovém rozhraní, tím selektivně ovlivňují flotovatelnost jednotlivých minerálů. Mění se také počet a velikost vzduchových bublinek a stálost pěny. Podle úkolu, který mají flotační činidla v průběhu flotačního rozdružování, se dělí na: - flotační činidla ovlivňující rozhraní pevná fáze - kapalina, - flotační činidla ovlivňující fázové rozhraní kapalina - plyn. Do první skupiny patří: a) sběrače organické látky výběrově se adsorbující na povrch flotovaných částic. Zvyšují hydrofóbnost povrchu částic, čímž umožňují pevné spojení flotovaného materiálu se vzduchovou bublinkou, b) řídící flotační činidla - látky, které podporují nebo brání adsorpci sběrače na povrchu minerálních částic, a tím podporují nebo zabraňují flotaci určitých částic. Podle účinku dělíme řídící přísady na aktivátory, depresory a regulátory prostředí. Oživující činidla aktivátory jsou činidla, která vytvářejí podmínky pro adsorpci sběračů na povrchu neflotovatelných minerálních částic, nebo na částice, jejichž flotovatelnost byla v předcházející fázi flotace potlačena. Depresory potlačující činidla jsou látky snižující přirozenou flotovatelnost částic, které nemají přecházet do pěnového produktu. Regulátory prostředí jsou činidla měnící iontové složení flotačního rmutu s cílem zlepšení vzájemné reakce flotačních činidel s minerálními zrny. Mění zásaditost nebo kyselost flotačního prostředí, regulují procesy agregace nejjemnějších částic ve rmutu. Do druhé skupiny patří pěniče. Pěniče jsou povrchově aktivní, heteropolární organické sloučeniny, snižující povrchové napětí na fázovém rozhraní kapalina - plyn. Zvyšují disperzitu bublinek, brání jejich slévání a zlepšují stálost a nosnost flotační pěny. 289

290 Flotační přístroje (flotátory) zajišťují nepřetržité promíchávání a provzdušňování rmutu, obsahujícího jemné částice rozdružované suroviny. Promíchávání urychluje kontakt vzduchových bublinek s rovnoměrně rozptýlenými minerálními částicemi a vytváření mineralizované pěny, která je stírána z hladiny rmutu ve flotační komoře. Přívod vzduchu a promíchávání se v různých typech flotátorů liší. Z tohoto hlediska můžeme flotátory rozdělit na: a) mechanické flotační přístroje promíchávání a provzdušňování rmutu je zajišťováno rychle se otáčejícím měsidlem. V zóně okolo měsidla nastává vířivé proudění a provzdušňování rmutu, který je působením odstředivých sil vháněn do prostoru flotační komory (obr ), b) pneumatické flotační přístroje promíchávání a provzdušňování rmutu se dosahuje vháněním stlačeného vzduchu do flotační komory, c) pneumomechanické flotační přístroje při konstrukčním řešení těchto flotátorů byly uplatněny přednosti mechanických a pneumatických flotátorů. Tyto přístroje mají měsidlo zajišťující dispergaci minerálních částic a vzduchových bublinek. Vzduch je přiváděn do flotační komory z vnějšího zdroje. Předností těchto flotátorů je nezávislost množství přiváděného vzduchu na počtu otáček měsidla, což umožňuje přesnou regulaci množství vzduchu dle potřeby jednotlivých flotátorů. Obr : Mechanický flotační přístroj 1 hřídel 2 pohon 3 míchací komora 4 míchadlo 5 roura k převedení rmutu do následující skříně 6 stírače 7 pěna s koncentrátem 8 žlab na koncentrát Obr a 39: Flotační jednotky úpravny Dolu Darkov 290

291 Chemické způsoby úpravy Jako chemické způsoby úpravy označujeme procesy, při nichž se mění chemické složení upravovaných surovin. Při chemické úpravě působíme chemickým činidlem selektivně na jednotlivé složky suroviny až do jejího rozpuštění a vyluhování. K základním procesům chemických způsobů úpravy patří: a) loužení, při kterém se vhodným činidlem výběrově rozpouští požadovaná složka vsázky, b) dělení výluhu od odpadu (sedimentací, filtrací, promýváním aj.), c) srážení složky z roztoku (cementací, elektrolýzou, aj. metodami), d) zpracování sraženiny a recirkulace loužicího činidla. Chemická úprava se ojediněle využívá při odstraňování znečišťujících příměsí z plaveného kaolinu. U některých surovin k výrobě speciálních skel se uplatňuje loužení v minerálních kyselinách společně s magnetickým rozdružováním při odstraňování povlaků sloučenin železa Odvodňování Nerostné suroviny se upravují zejména ve vodním prostředí. Vysoký obsah vody v surovině ztěžuje její další zpracování a využití. Z tohoto důvodu musí být přebytečná voda odstraněna. Snížení obsahu vody může být dosaženo mechanicky nebo pomocí tepelné energie. V prvním případě hovoříme o odvodňování, ve druhém pak o sušení. Sušení je energeticky velmi náročný proces, několikanásobně dražší než jiné způsoby odstraňování vlhkosti. Z tohoto důvodu se snažíme sušený materiál odvodnit před vlastním sušením co nejvíce mechanickými způsoby Způsoby dělení kapalné a pevné fáze závisí na řadě faktorů, z nichž nejpodstatnější jsou: - zrnitostní složení odvodňovaného materiálu, - vazba kapaliny ve směsi s pevnou fází, - požadovaný stupeň odvodnění materiálu. K odvodňování lze využít síly gravitační, odstředivé a tlakové. Využití jednotlivých sil závisí zejména na zrnitostním složení odvodňovaného materiálu a způsobu vazby kapalné fáze na povrchu částic tuhé fáze. Technicky nejjednodušší a nejsnazší je odvodňování hrubozrnných a středně zrnitých materiálů (řádově od 0,5 mm výše). Odvodňování jemnozrnných materiálů je podstatně obtížnější. Procesy odvodňování lze rozdělit v zásadě na dvě hlavní skupiny: a) filtrace oddělení vody od pevné fáze na filtrační přepážce b) sedimentace oddělení vody od pevné fáze využitím zákonitostí pohybu částic tuhé fáze v kapalině. Důležitým kritériem pro volbu procesu odvodňování jsou podmínky dalšího zpracování materiálu z hlediska obsahu vody. Filtrační odvodňování můžeme rozdělit: a) gravitační (pevná síta, transportní zařízení atd.), b) na základě rozdílu tlaků před a za přepážkou: - podtlakové (vakuové filtry, pásové filtry), - tlakové (kalolisy, hyperbarické filtry), c) využívající odstředivé síly (sítové odstředivky, oblouková síta).sedimentační metody dělíme na: a) gravitační (sedimentační nádrže, odkaliště), b) využívající odstředivé síly (plnoplášťové odstředivky, hydrocyklony). Výsledky mechanického odvodňování jsou mj. výrazně závislé na způsobu a pevnosti vazby kapalné fáze s částicemi pevné fáze. Podle způsobu vazby rozdělujeme vodu na: 291

292 A. Voda vnitřně vázaná B. Voda povrchově vázaná C. Voda přimísená A) Voda vnitřně vázaná má s tuhou fází nejpevnější vazbu, je obsažena ve vnitřních kapilárách. K vnitřní vodě můžeme přiřadit také vodu hydrátovou. Vnitřně vázanou vodu nelze mechanickým odvodňováním odstranit. B) Vodu povrchově vázanou dále dělíme na: a) voda adsorpční, která je vázána na povrch tuhých látek s hydrofilním charakterem, tloušťka povlaku adsorpčně vázané vody se pohybuje v rozmezí 0,1-1 m, tento typ vody je v celkovém obsahu vody málo významný, b) voda adhezní, tvoří vrstvu vody, uloženou na vrstvě adsorpční vody, c) voda vázaná na menší kapiláry v prostorách mezi jednotlivými zrny. Z výzkumu vyplývá, že pro odstraňování této vody je vhodné odvodňování materiálu v pohybu, d) voda vázaná na větší kapiláry na povrchu zrn, značně ovlivňuje stupeň odvodnění materiálu, neboť jde o nesnadno porušitelnou vazbu, e) voda vázaná v kapilárách v prostoru mezi zrny, prostory mezi zrny tvoří systém pórů, který je schopen na sebe vázat vodu působením kapilárních sil. C) Voda přimísená, vyplňuje prostory mezi zrny pevné fáze, avšak od vody povrchově vázané se liší podstatně slabší vazbou s povrchem částic. Tuto vodu lze relativně snadno odstranit mechanickým způsobem. Obsah této vody ve směsi závisí zejména na zrnitostním složení materiálu Odvodňování hrubozrnných a středně zrnitých materiálů K oddělení tuhé a kapalné fáze ze směsi hrubozrnných a středně zrnitých částic (0,5-10 mm) se převážně využívá působení gravitační síly. Proces probíhá buď ve statických, nebo v kinetických podmínkách. Při odvodňování ve statických podmínkách zrna nemění svou polohu vůči děrované přepážce. V kinetických podmínkách se mění odpor proti pronikání vody vrstvou odvodňovaného materiálu. Pohyb odvodňovacího zařízení umožňuje působení setrvačných sil, které napomáhají oddělení kapalné fáze. Průběh odvodňování se tím podstatně urychlí. K zařízením používaným k odvodňování ve statických podmínkách patří: a) odvodňovací pásové dopravníky, které dnes již patří mezi zastaralá odvodňovací zařízení, b) odvodňovací korečkové výtahy, které se používají hlavně při úpravě nerostných surovin pro odvodňování materiálů zrnitosti pod 80 mm, c) odvodňovací zásobníky různých konstrukcí, d) nepohyblivá odvodňovací síta zabudovaná ve žlabech jako tzv. trativody, tvořené štěrbinami širokými 0,25-0,7 mm, tato štěrbinová síta umožňují odtok části vod z dopravovaného materiálu a zvyšují účinnost následujících odvodňovacích zařízení. Do této skupiny sít patří rovněž jednoduchá, ale velmi výkonná síta oblouková, která pro odvodnění využívají kromě gravitační síly také sílu odstředivou a síta OSO. Odvodňování na pohyblivých odvodňovacích sítech je podstatně účinnější, neboť vedle gravitační síly jsou využity i setrvačné síly. Odvodňovací plochu tvoří nejčastěji štěrbinové síto s otvory velikosti 0,25-0,5 mm. Odvodňovací síta pracují s malou amplitudou a nejčastěji s nadkritickými otáčkami. Přímočaré kmity jsou dynamicky buzeny rotujícími nevývažky. V závislosti na zrnitostním složení odvodňovaného materiálu, typu třídiče a dalších fyzikálně technických parametrech lze na pohyblivých odvodňovacích sítech snížit obsah vody v surovině na 6-18 % vody. 292

293 Protože účinnost odvodňování jemnějších materiálů na odvodňovacích sítech a v zásobnících není co do stupně odvodnění a rychlosti procesu uspokojivá, odvodňuje se materiál zrnitostní třídy 0,5-10 mm v odstředivkách. Odstředivé síly dosahují mnohonásobně vyšší hodnoty než síla gravitační, případně setrvačné síly. Vlivem odstředivé síly, vyvolané rotačním pohybem, proniká otvory koše voda do prostoru mezi pláštěm a košem odstředivky, odkud vytéká ven. Rotující kuželový (nebo válcový) koš, vyrobený ze štěrbinových sít, vykonává kromě rotačního pohybu většinou také vibrační pohyb ve směru osy koše, což zlepšuje vynášení odvodněného materiálu ze zařízení. Schéma odstředivky viz obr Obr : Sítovávibrační odstředivka 1 přívodní potrubí vsázky 2 nátokový kužel 3 koš 4 nosný prstenec koše 5 rotující nevývažky 6 odpružení. Předností odstředivek je velká výkonnost a účinnost odvodňování. Odstředivky umožňují snížení obsahu vody v odvodněném materiálu na 6-9 % podle charakteru suroviny a typu odstředivky. Odstředivky jsou pro svůj vysoký výkon, ale i vysokou spotřebu energie nasazovány tam, kde lze tyto dva významné, ale protichůdné faktory akceptovat Odvodňování jemnozrnných materiálů a kalů Odvodňování, případně likvidace jemnozrnných suspenzí činí značné potíže. Možnosti deponie jsou omezené a opatření k ochraně životního prostředí s sebou nesou stále větší náklady. Náklady na vybudování odkaliště jsou poměrně vysoké, protože je nutno postupovat stejně jako u jiných staveb, tj. zpracovat a schválit investiční záměr a projektový úkol, včetně všech potřebných podkladů (geodetické podklady, inženýrsko-geologický průzkum, údaje o produkci a vlastnostech odpadů aj.). Z tohoto důvodu se odkaliště staví většinou tak, aby bylo možno systematicky zvyšovat jejich hráze a zvětšovat tak jejich kapacitu. Ke zvyšování hrází se obvykle využívá ukládaný materiál. Při využívání odkališť je účelné před vypouštěním odpadů do nádrže provádět jejich předzahuštění. Toto opatření se příznivě projeví snížením nákladů spojených se zpětným vracením vody, poklesem ztrát vody a také potřebou menších základních ploch nádrží. Odkaliště nepříznivě ovlivňují okolní prostředí v důsledku: - záboru půdy a změny vzhledu krajiny, - sekundární prašnosti usazeného odpadu, - možnosti znečištění povrchových a podzemních vod, - potenciální nebezpečí havárie. Usazovací nádrže s kontinuálním provozem. Mezi základní typy průtočných usazovacích nádrží patří: a) pravoúhlé nádrže s horizontálním průtokem, b) kruhové nádrže s horizontálním průtokem (radiální), c) kruhové nádrže s vertikálním průtokem. 293

294 Tato zařízení slouží k zahušťování suspenze. Vyčeřená voda a zahuštěný produkt jsou kontinuálně odváděny ze zařízení Zahušťovací nádrže Zahušťovací nádrže slouží k odvodňování kalu, který byl získán z usazovacích nádrží před jeho dalším zpracováním. Zahušťování kalu snižuje počet kalolisů, odstředivek, filtrů a jiných zařízení potřebných k dalšímu odvodňování kalu. Zahušťovací nádrže lze podle charakteru provozu rozdělit na: a) zahušťovací nádrže s přerušovaným provozem, b) zahušťovací nádrže průtočné. Zahušťovací nádrže s periodickým provozem pracují jako dekantační. Suspenze se po napuštění nechá usadit, po skončení zahušťování se kapalina odstraní dekantací a zahuštěný kal se odebere z nádrže. Technologický proces v zahušťovací nádrži s kontinuálním provozem probíhá tak, že do nádrže vtéká suspenze a ze dna nádrže je průběžně odpouštěn zahuštěný kal. Vyčištěná voda odtéká ze sběrných přepadových žlabů v horní části zařízení. Obr : Kruhový zahušťovač 1 válcová část zahušťovače; 2 uklidňovací nádrž; 3 poháněcí hřídel; 4 nosná konstrukce hřebel; 5 hřebla; 6 pohon hřídele; 7 zvedací zařízení; 8 uklidňovací rošt; 9 přepadová hrana; 10 sběrný žlab; 11 vyhrnování zahuštěného rmutu; 12 vypouštění zahuštěného rmutu; 13 nosná konstrukce pohonu; 14 přívod rmutu; 15 zahuštěný rmut; 16 vyčištěná voda. Kruhové zahušťovače jsou stavěné o průměrech od 3 do 100 m. Účinnost kruhového zahušťovače je posuzována podle stupně zahuštění kalů a podle čistoty slivu. U uhelných úpraven lze dosáhnout zahuštění flotačních hlušin až 300 g dm -3. Sliv bez použití flokulantů může mít 20 až 50 gramů tuhých částic v 1 dm 3. Při účinné flokulaci 1 až 2 g dm -3. Měrný výkon zahušťovače je závislý na zrnitosti materiálu a obsahu tuhých částic v přívodu. U uhelných úpraven se uvádí měrné zatížení 1 m 3 rmutu na 1 m 2 plochy za hodinu Etážové a lamelové usazovací nádrže Účinnost usazovacího procesu lze zvýšit zvětšením povrchové plochy nádrže. To je při zachování velikosti zastavěné plochy umožněno etážovým, nebo lamelovým uspořádáním usazovacích nádrží. 294

295 Obr : Šikmý lamelový zahušťovač 1 vyčeřená voda 2 přívod 3 šikmé plochy 4 zahuštěný kal Podstatou šikmého zahušťovače je usměrněné proudění při usazování. Zrna klesají ke spodní stěně a po ní klesají ke dnu, čímž vytlačují vodu, která se pohybuje po horní stěně směrem nahoru. Výhodou je kratší dráha klesajících zrn, a tím zrychlení sedimentace Odvodňování vlivem odstředivé síly Intenzita procesů oddělení vody od pevné fáze závisí na velikosti působící síly. Všechna zařízení využívající k odvodňování gravitační sílu jsou v případě odvodňování malých zrn málo výkonná. V úpravě nerostných surovin jsou odstředivé síly využívány při zahušťování v hydrocyklónech, obloukových sítech a odstředivkách. V hydrocyklónech je odstředivá síla vyvolána krouživým pohybem rmutu přiváděného tangenciálně tryskou do horní válcové části (obr ). Proud rmutu se spirálovitě pohybuje do spodní kuželové části hydrocyklónu. V kónické části dochází ke změně proudění rmutu. Část kapaliny, nacházející se blíže ose hydrocyklónu, začíná stoupat a odtéká z hydrocyklónu horní přepadovou tryskou. Zahuštěná část rmutu, pohybující se blíže pláště hydrocyklónu, nemění směr pohybu a opouští hydrocyklón spodní tryskou, zakončující kuželovou část. V závislosti na tvaru a velikosti jednotlivých částí hydrocyklónu můžeme suroviny rozdružovat, zahušťovat nebo třídit. Bezsítové odstředivky jsou vhodné i pro odvodňování nejjemnějších kalů, které není možno odstřeďovat na sítových odstředivkách, protože tyto kaly projdou otvory v sítech. První plnoplášťová sedimentační odstředivka byla vyrobena firmou Bird (USA). Odstředivka se skládá z otáčivého bubnu a dutého hřídele, na jehož vnější straně je navinuta šroubovice (šnek). Buben i hřídel rotují stejným směrem, ale různou rychlostí. Počet otáček bubnu je asi o 2% vyšší než počet otáček vnitřního hřídele. Buben může být cylindrického, kuželového nebo jinak složeného tvaru. Materiál je do sedimentační odstředivky přiváděn pod tlakem potrubím, a to do dutého rotujícího hřídele. Otvory ve stěně hřídele je materiál vyhazován do kuželového bubnu, v němž jsou pevné částice zachycovány na vnitřním povrchu bubnu a šnekem posunovány k vynášecímu konci bubnu. Voda se shromažďuje v povrchové vrstvě a vylévá se otvory na druhé straně bubnu. Zdokonalením plnoplášťové odstředivky je konstrukce odstředivky doplněna na straně odvodu materiálu prodloužením bubnu o válcovou sítovou část. Materiál odvodněný v bezsítové části je pomocí šneku transportován do sítové části, kde dochází k dalšímu odvodnění. Tento typ odstředivky byl vyprojektován na základě spolupráce firem Humboldt a Bird (obr ). 295

296 Obr : Plnoplášťová odstředivka se síťovou části Odvodňování zahuštěných suspenzí filtrací Bubnové vakuové filtry Bubnové vakuové filtry patří mezi podtlakové filtry s kontinuálním provozem. Jsou to otáčivé bubny, jejichž povrch je pokryt filtrační přepážkou. Přepážka je vyrobena z nerezavějícího materiálu (silon, fosforbronz aj.). Vnitřek bubnu je přepážkami rozdělen na sektory, které lze rozdělovací hlavou připojit buď k podtlaku a odvádět z nich filtrát (perioda I tvorba filtračního koláče), případně promývací vodu (perioda II odvodňování filtračního koláče), nebo přivádět tlakový vzduch k odfouknutí filtračního koláče (perioda III stírání filtračního koláče). Vlivem rozdílu tlaků vně a uvnitř bubnu dochází k filtraci. Pevné částice se zachycují na povrchu bubnu a filtrát prochází dovnitř bubnu, odkud je odváděn automatickým ventilem na hřídeli bubnu (obr ). Obr : Bubnový vakuový filtr Další konstrukcí bubnového vakuového filtru je bubnový filtr s vnitřní filtrační plochou. Toto řešení umožňuje přednostní zachycení hrubších částic na filtrační přepážce, čímž se vytvoří vrstva s většími póry a příznivějšími podmínkami filtrace oproti klasickému bubnovému filtru. Tuto přednost však snižuje řada nevýhod (obtížnější výměna filtrační přepážky, složitější konstrukce) Kotoučové vakuové filtry Obr : Kotoučové (diskové) vakuové filtry Kotoučové (diskové) vakuové filtry pracují na stejném principu jako filtry bubnové. Pro zvětšení pracovní plochy je však hřídel osazena řadou disků (obr ). Filtrační plocha je tvořena boční plochou kotoučů. Každý kotouč je složen ze segmentů, které jsou samostatně napojeny na dutou hřídel. Proces filtrace je obdobný jako u bubnového filtru. Výhodou kotoučových vakuových filtrů je velká 296

297 účinná plocha a přizpůsobivost filtru proměnlivému zatížení a možnost odstavení kteréhokoliv segmentu, např. při protržení potahu Kalolisy Kalolisy jsou přetlakové filtry s přerušovaným provozem. V praxi se používají kalolisy rámové a komorové. Kalolis rámový se skládá z rámů a desek, které se vzájemně střídají. Mezi rámy a desky se vkládá filtrační tkanina, a to tak, že vždy dvě desky s rámem tvoří jednu samostatnou komoru. Desky mají z obou stran drážky k odvádění filtrátu. Rámy a desky se pevně upnou. Desky i rámy mají v rozích otvory, které po sestavení kalolisu vytvářejí souvislé kanály, procházející celým filtrem. Kanály slouží k přívodu suspenze a promývací vody. Během filtrace se kal vede kanálem pro suspenzi, otvory v rámech se dostává do prostoru vytvořeného rámem a sousedními deskami. Filtrát prochází filtrační tkaninou a stéká po rýhovaném povrchu desek do sběrného kanálku. Když se rámy filtru zaplní filtračním koláčem, stoupne silně odpor filtru a stadium filtrace je skončena. Pak může následovat promývání filtračního koláče, kdy se promývacím kanálem přivádí promývací kapalina. Promývací kanál, na rozdíl od kanálu pro přívod suspenze, vyúsťuje do každé druhé desky. Po promytí se někdy přivádí do filtru stlačený vzduch, který dále filtrační koláč suší. Pak následuje uvolnění desek, odstranění filtračního koláče a celý cyklus se opakuje. Obr : Schéma komorového kalolisu Kalolis komorový (obr ) je složen z řady desek, které mají ve středové části vybrání, které slouží jako filtrační komory. Stěny komor jsou obdobně jako desky rámového filtru rýhované a jsou potaženy filtrační tkaninou. Středem desek prochází plnicí otvory, v horní a spodní části desek jsou odvodňovací kanálky. Pracovní cyklus komorového kalolisu je stejný jako u rámového s tím rozdílem, že komorový filtr nemá systém kanálků pro promývání filtračního koláče Bubnové a kotoučové tlakové filtry Obr : Tlakový kotoučový filtr Bubnové a kotoučové přetlakové filtry pracují obdobně jako tytéž podtlakové kontinuální filtry. Hlavním technickým rozdílem je, že buben nebo kotouče jsou včetně zařízení pro odstraňování filtračního koláče hermeticky uzavřeny v tlakové nádobě. Filtrovaný materiál se vhání pod tlakem do nádrže filtru. Současně se do tlakové nádoby přivádí tlakový vzduch. Pevné částice se v důsledku přetlaku zachycují na vnější straně filtrační přepážky a voda je odváděna přes dutý hřídel. Filtrační koláč je odfouknut a odvádí se přes vynášecí komoru z tlakové nádoby. Výhodou tlakových filtrů je, ve srovnání s podtlakovými, 297

298 podstatně vyšší tlakový rozdíl před a za filtrační přepážkou, umožňující dosáhnout podstatně nižšího obsahu vody ve filtračním koláči. Investiční a provozní náklady jsou však ve srovnání s vakuovými filtry podstatně vyšší. Na obr je znázorněn hyperbarický kotoučový filtr Sušení Jemnozrnné koncentráty nelze v řadě případů odvodnit na požadovaný obsah vody. V těchto případech je nutno přistoupit k termickému sušení. Podle toho, jak je řešen způsob přenosu tepla, rozeznáváme: - sušiče s nepřímým přenosem tepla horké plyny jsou vedeny trubkami - sušiče s přímým přenosem tepla horké plyny procházejí prostorem, ve kterém se pohybuje sušený materiál - vakuové sušiče materiál je zahříván za současného snižování tlaku. Obr : Bubnový sušič 1 buben; 2 uložení s pohonem; 3 k odlučovačům prachů; 4 vlhké uhlí; 5 spalné plyny (využití degazovaného metanu); 6 vysušené uhlí. Obr : Základní technologické schéma úpravny Dolu Darkov 298

299 26 Podzemní stavitelství Česká republika se dlouhodobě řadí mezi státy s vyspělou úrovní oboru podzemní stavitelství. Spíše než rozsahem staveb, přestože v minulosti i současnosti zde vznikla díla srovnatelná se světovými parametry, disponuje velmi rozvinutým a pestrým fondem podzemních objektů různého účelu a využití, typu konstrukce a data vzniku. Podzemní stavby jsou neodmyslitelně spjaty s horninovým prostředím, v němž jsou budovány. Stáří, původ a typ hornin, ve kterých je ražba prováděna, a zejména pak jejich tektonické porušení vlivem podzemní vody výrazně ovlivňují průběh a bezpečnost tunelování. Nikoliv náhodou proslulé nejstarší odborné dílo týkající se podzemních prací, kterým je učebnicově pojatá kniha Georgia Agricoly De re metallica libri XII (1556), v knize druhé a třetí pojednává v podstatě o problematice geologickomorfologické a průzkumné. Porozumění geologickému vývoji a obvykle komplikovaným vlastnostem prostředí, které náleží zájmovému území, je nutným předpokladem úspěšného konání v mnohostranně náročném oboru podzemního stavitelství. Dochovaná podzemí historických měst a podzemní opevnění státních hranic před 2. světovou válkou tvoří spolu s mnoha dalšími díly významnou součást historie našeho podzemního stavitelství. Na přelomu 19. a 20. století byla zahájena výstavba podzemních komunálních staveb v centrálních částech velkých měst, což se z počátku týkalo převážně kanalizační sítě. Například v té době realizovaná pražská kanalizace byla svedena do první čistírny odpadních vod v Bubenči, skvěle se osvědčila a stala se základem současné stokové sítě, dlouhé km. Celá druhá polovina 19. a první polovina 20. století přinesla bouřlivý rozvoj železniční dopravy, jejíž součástí byly od samého počátku i tunelové stavby. Starých silničních tunelů bylo v ČR počtem i délkou podstatně méně než železničních tunelů. Nárůst počtu silničních tunelů nastal až s výstavbou dálniční sítě a s řešením pražské silniční dopravy. Vyvrcholením podzemního stavitelství v druhé polovině 20. století byla výstavba pražského metra, která trvá do dnešní doby. Ostatní liniové podzemní stavby ze současnosti jsou především podzemní stavby komunálního charakteru kanalizační sběrače, vodovodní přivaděče, energetické tunely a kolektory. Velkoobjemové podzemní stavby nejsou v ČR zastoupeny nikterak rozsáhlým souborem staveb. Nicméně dvě velké kaverny podzemních vod elektráren Lipno a Dlouhé stráně, menší kaverny podzemních čistíren odpadních vod v Peci pod Sněžkou a v Lokti nad Ohří a hlubinný zásobník zemního plynu Háje u Příbrami jsou vesměs podzemní díla v určitém pohledu průkopnická, technicky zajímavá a s vysokou užitnou hodnotou Rozdělení podzemních staveb Podzemní stavby dělíme: a) podle dispozičního uspořádání b) podle způsobu provádění c) podle účelu použití d) podle příčin a překážek. A. Rozdělení podle dispozičního uspořádání a) Stavby liniové štoly příčný profil < 16 m 2 tunely příčný profil > 16 m 2, sklon max. 10º od vodorovné osy úklonné štoly a tunely sklon 10 až 60º od vodorovné osy úklonné šachty sklon 10 až 60º od vodorovné osy 299

300 svislé šachty b) Stavby plošné podzemní garáže skladiště c) Stavby halové podzemní kaverny hangáry energetické zásobníky B. Rozdělení podle způsobu provádění ražená podzemní díla hloubená podzemní díla C. Rozdělení podle účelu použití a) Liniové podzemní stavby dopravní železniční silniční pro pěší podzemní městské dráhy průplavní a plavební b) Liniové podzemní stavby vodohospodářské vodovodní přivaděče kanalizační sběrače, kmenové a jiné stoky přívodní, obtokové a odpadní tunely šachty tlakové, vyrovnávací aj. c) Liniové podzemní stavby energetické telekomunikační kabelové parovody, horkovody, teplovody kolektory pro společné vedení inženýrských sítí určitých druhů d) Halové a plošné podzemní stavby hydrocentrály, vyrovnávací komory, komory kulových a jiných uzávěrů energetické zásobníky na ropu, zemní plyn apod. skladiště, garáže, výrobny, plošné podchody objekty zdravotní techniky (nádrže, vodojemy, čisticí stanice) objekty záštitných staveb (správní, skladištní a ochranné). U velkých podzemních děl se kombinuje více druhů staveb do jednoho celku Vývoj podzemního stavitelství Významný mezník ve vývoji tunelového stavitelství v celoevropském měřítku byl spojen s využitím střelného prachu při ražbě ve skalních horninách v 1. polovině 17. století poprvé byl střelný prach použit v roce 1627 na Slovensku v rudných dolech v Banské Štiavnici. Bezesporu nejvýznamnější dobou v rozvoji tunelového stavitelství byla 2. polovina 19. století a začátek 20. století období výstavby základní železniční sítě. Tehdy byly při stavbě dodnes obdivuhodných a používaných vysokohorských tunelů vytvořeny a propracovány základní klasické tunelovací metody pilířového typu s výdřevou Rozvoj moderních technologií v podzemním stavitelství Výsledky výzkumů v mechanice hornin, zejména v oblasti pevnostních a deformačních vlastností horninových masivů a projevů jejich stability v čase, umožnily zavést do cyklických (konvenčních) postupů výstavby ražených tunelů progresivní prstencové systémy. 300

301 Nejprve v 60. letech univerzální prstencovou metodu s kruhovým tubinkovým ostěním, ukládaným erektorem a později v 90. letech Novou rakouskou tunelovací metodu, která se stala téměř naprosto převládající technologií výstavby tunelů v ČR po roce 2000 až do současnosti. Výzkum v oblasti technologií rozpojování hornin vedl v průběhu 60. a 70. let k nasazení výkonných vrtacích zařízení a k řadě významných poznatků v trhací technice, umožňujících do konvenčního tunelování zavedení milisekundových odstřelů, bezzálomového způsobu ražby a řízených výlomů (hladký výlom, presplitting). To umožnilo zkvalitnění a zvýšení přesnosti trhacích prací, a to za současného snížení seismických účinků na povrchovou zástavbu. Beztrhavinové rozpojování méně pevných hornin umožnilo zavedení výkonných tunelových fréz, tunelbagrů a pneumatických impaktorů. V poloskalních horninách a v zeminách doznalo na začátku 70. let značného rozšíření použití nemechanizovaného štítování, a to jak u menších profilů (kanalizační stoky a jiné komunální štoly), tak zejména u traťových tunelů metra. Rychlý rozvoj strojírenských technologií umožnil prakticky ve stejném čase zavést a v průběhu dalších 30 let zdokonalit plynulou ražbu plnoprofilovými tunelovacími stroji. Tyto stroje vyvrtávají celý profil tunelu najednou pomocí soustavy speciálních rozpojovacích nástrojů, umístěných na otáčivé řezné hlavě s axiálním přítlakem. Z ostatních tunelovacích metod, použitých u nás v období po roce 2000, je nutno zmínit jednu, která byla nasazena pouze jednorázově a ne zcela úspěšně, ale rozhodně znamenala obohacení našeho podzemního stavitelství: Jedná se o použití technologie obvodového vrubu s předklenbou. Tento postup, známý též pod názvem metoda Perforex, byl použit při výstavbě části železničního tunelu Březno u Chomutova Prstencová metoda a nemechanizované štítování Obě tyto metody jsou těsně spjaty s výstavbou pražského metra v letech 1966 až 1990, která byla realizována v souladu s dohodou mezi vládami ČSSR a SSSR o spolupráci a technické pomoci při výstavbě podzemních tras MHD v Praze. Politické změny v 90. letech vyvolaly i změny v technické sféře a obě technologie v dalších letech ani při výstavbě metra, ani u jiných tunelů větších průměrů již nenalezly uplatnění. Obr. 26-1: Schéma pražské prstencové metody Objektivně je však nutno konstatovat, že v 70. a 80. letech používané technologie ražby nemechanizované štítování a prstencová (erektorová) metoda které nahradily klasické pilířové systémy s výdřevou, byly v našich podmínkách velmi výkonné a vesměs úspěšně aplikované. Zejména prstencová metoda si pro svá mnohá zdokonalení (např. použití pilot-štoly různého umístění i tvaru (obr. 26-1), využití metroplechů a Bernoldplechů, stříkaného betonu, dlouhých čelbových kotev, řízeného výlomu apod.) vysloužila přídomek pražská prstencová metoda. Poslední významnou stavbou, kde byly obě tyto technologie nasazeny, nebyla kupodivu žádná z částí pražského metra, ale Strahovský tunel, který byl dokončen ve dvou troubách po dlouhých 10 letech výstavby až v prosinci roku 1997 (obr. 26-2). 301

302 Obr. 26-2: Schéma výstavby Strahovského tunelu Nová rakouská tunelovací metoda Pro české podzemní stavitelství se stala symbolem porevolučních změn Nová rakouská tunelovací metoda (dále jen NRTM). Od 90. let minulého století až do současnosti nastalo velké a takřka výhradní zaujetí Novou rakouskou tunelovací metodou. Podstatný atribut této metody observace chování a upravování původního návrhu konstrukce na základě analýzy vybraných monitorovaných veličin je plně v souladu s ustanoveními nových evropských technických norem. Norma ČSN EN :2004 s názvem EUROKÓD 7: Navrhování geotechnických konstrukcí část 1: Obecná pravidla totiž legalizuje jako jeden z možných přístupů navrhování geotechnických konstrukcí observační metodu. Tento postup, v ČR v 90. letech zdánlivě nový a progresivní, byl v podzemním stavitelství aplikován již od zveřejnění zásad NRTM v 50. a 60. letech 20. století. Princip NRTM přímo vyžaduje, aby se v průběhu ražeb prováděly korekce původního návrhu vystrojení tunelu na základě prováděných deformačních měření, tzv. konvergencí primárního ostění. Obrovské množství úspěšných aplikací v cizině, a po roce 1990 i u nás, potvrzuje správnost geomechanického pojetí této adaptabilní tunelovací metody. Obr. 26-3: Tunel Hřebeč v době výstavby Za první plnohodnotnou aplikaci NRTM v České republice u velkých dopravních tunelů lze pokládat silniční tunely Hřebeč (Metrostav a. s.) obr a Pisárecký tunel (Subterra a. s.), které byly uvedeny do provozu na konci r. 1997, a nejdelší mezistaniční úsek na trase IV.B pražského metra Hloubětín Rajská zahrada, uvedený do provozu v r (Metrostav a. s.). Prvním železničním tunelem vybudovaným 302

303 v ČR pomocí NRTM byl v r tunel Vepřek (Metrostav a. s.) na I. tranzitním železničním koridoru (TŽK) u Kralup nad Vltavou. Pomocí NRTM byla do současné doby v ČR úspěšně dokončena celá řada významných staveb osm železničních tunelů (tab. č. 38) v celkové délce m (včetně 613 m dlouhé části jinak nejdelšího železničního tunelu Březno m) a sedm silničních tunelů (tab. č. 39) v celkové délce m (včetně nejdelšího silničního tunelu v ČR Panenská m). Tabulka č. 38 Železniční tunely postavené v ČR pomocí NRTM Název tunelu Rok uvedení do provozu Počet kolejí 303 Koridor Délka tunelu [m] Pořadí realizace Vepřek I, IV (148) Tatenice II, III (149) Krasíkovský II, III (150) Malá Huba II, III (152) Hněvkov I II, III (153) Hněvkov II II, III (154) Březno (155) Vítkovské tunely x 2 I, III, IV 1 365/ (156) Tabulka č. 39 Silniční tunely postavené v ČR pomocí NRTM Počet Název Rok uvedení Počet Kraj pruhů v tunelu do provozu tubusů tubusu Délka tunelu [m] Pořadí realizace Hřebeč Pardubický (9) Pisárecký Jihomoravský /500 2 (10) Mrázovka Hl. m. Praha (15) Valík Plzeňský /380 4 (16) Panenská Ústecký / (17) Libouchec Ústecký /504 6 (18) Klimkovice Moravskoslezský / (20) Obr. 26-4: Severní portálová jáma tunelu Radejčín (10/2009) Ve stadiu realizace pomocí NRTM je přestavba železničního tunelu Jablunkovského na III. TŽK a pět železničních tunelů v úseku Benešov Votice na IV. TŽK. Ve výstavbě jsou také čtyři tunely silniční či dálniční tunel Prackovice (dl. 270 m) a tunel Radejčín (dl. 620 m) na dálnici D8 v Českém středohoří (obr. 26-4), Královopolský tunel (dl /1 260 m) na Velkém městském okruhu v Brně a rozsáhlý

304 tunelový komplex Blanka (dl /5 489 m) na Městském okruhu v Praze. Díky rozšíření NRTM u nás došlo k rozvoji řady postupů a technologií, souvisejících především s vyztužováním výrubu a stabilizací nadloží. Vysoké úrovně bylo dosaženo v provádění a organizaci geotechnického monitoringu. V současnosti je již u velkých staveb pravidlem dostupnost údajů pro vybrané účastníky výstavby v on-line režimu, což zainteresovaným osobám a orgánům umožňuje nejoperativnější využití monitorovaných veličin pro vyhodnocení a eventuální úpravy postupu tunelování. Přes nesporné úspěchy při mnohočetném nasazení NRTM se ve velmi těžkých geologických podmínkách a nízkém nadloží ukázaly i jisté limity její použitelnosti. Vedle použití mimořádných a technicky náročných doplňujících opatření při ražbě v uvedených podmínkách je nezbytné brát v úvahu i nutnost současného zachování přiměřené hospodárnosti. Obr. 26-5: Druhý propad nadloží tunelu Blanka v pražské Stromovce (11/2008) Dokladem tohoto tvrzení je dvojnásobný propad nízkého a zvodnělého nadloží silně tektonicky porušených ordovických břidlic v pražské Stromovce při ražbě tunelu Blanka na Městském okruhu (obr. 26-5). Bezpečné dokončení prací v podzemí si vyžádalo u obou tunelových trub rozsáhlé sanace nadloží mikropilotami a několika typy injektáže (trysková, tlaková cementová, tlaková chemická), včetně průkazného ověření jejich kvality. Obr. 26-6: Druhý propad tunelu Jablunkov (11/2009) Dvojnásobný propad nadloží, který vznikl při přestavbě tunelu Jablunkov (obr. 26-6), je také charakteristický velmi nekvalitním horninovým masivem, tvořeným silně tektonicky porušenými až prohnětenými jílovci s velmi nízkou pevností, který neočekávaně mění svoje vlastnosti v důsledku nárůstu pórových tlaků. Konvenční tunelování pod zástavbou s nízkým a málo kvalitním horninovým nadložím je z hlediska deformačního ovlivnění objektů těžko zvládnutelné. Dochází často k poruchám na objektech a v současné době je pro investory stále obtížnější vyjednat s majiteli dotčených nemovitostí vedení podzemní trasy pod jejich pozemky. V odůvodněných případech je možno vliv konvenčního tunelování na povrchovou zástavbu účinně redukovat pomocí technicky náročné a nákladné kompenzační injektáže. Kompenzační injektáž spočívá v řízené redukci, resp. eliminaci, deformací nadloží nad raženým tunelem. Předem připravená struktura nadloží (vytvoření zpevněné zóny v masivu nad horní klenbou ostění a pod základovou spárou povrchové zástavby) a předem vybudovaný systém šachet 304

305 s vějíři horizontálních vrtů pro tlakovou injektáž umožňují průběžně vyrovnávat deformace nadloží v podélné i příčné ose. Použití kompenzační injektáže je pro svou náročnost i ve světě málo četné, a je proto velmi dobrou vizitkou našeho tunelářství, že byla již dvakrát úspěšně použita. V menším rozsahu při stavbě podchodu zástavby v ulici Ostrovského při ražbě tunelu Mrázovka v Praze, a v podstatně větším rozsahu při výstavbě Královopolského tunelu v Brně (obr ). Obr. 26-7: Schéma kompenzační injektáže u Královopolského tunelu v Brně Plnoprofilové tunelovací stroje Plnoprofilových tunelovacích strojů (TM Tunnelling Machines) je celá řada typů. Podle základního rozdělení jsou rozlišovány razicí stroje (TBM Tunnel Boring Machines) a štíty (SM Shielded Machines). Mechanizované štíty byly technicky upraveny pro tunelování v nejrůznějších podmínkách, z nichž nejobtížnější jsou silně tlačivé a zvodnělé zeminy. V těchto prostředích se používají typy štítů, které účinně zprostředkujícím médiem stabilizují čelo výrubu a zabraňují vnikání vody do prostoru štítu. Jedná se o pneumatický štít (APB Air Pressure Ballance), bentonitový štít (SPB Slurry Pressure Ballance) a zeminový štít (EPB Earth Pressure Ballance). Jejich zásadním společným znakem je oddělení prostoru čelby, kde dochází k rozpojování horniny razicí hlavou, přepážkou dokonale těsnící proti úniku vzduchu, bentonitové suspenze či lubrikované zeminy (obr. 26-8). Toto uspořádání umožňuje ražbu v tlakově kontrolovaném prostředí, což má pozitivní vliv na stabilitní i deformační chování čelby i celého ražbou ovlivněného horninového masivu. 305

306 Obr. 26-8: Základní typy štítů s plnoprofilovým pobíráním 1 zemní tlak; 2 mechanický přítlak štítu; 3 hydrostatický tlak; 4 tlak na čelbu pažícím mediem. Zeminové štíty patří k nejfrekventovanějším plnoprofilovým štítům, neboť tvoří 80 až 90 % všech v současnosti nasazených strojů s tlakovou kontrolou na čelbě a dosahují vynikajících výsledků v eliminaci deformací při tunelování pod nízkým nadložím se zástavbou. Používají se v tlačivých nestabilních horninách, bez masivní přítomnosti vody. Jejich princip tkví v tom, že přepážkou oddělená komora s razicí hlavou na čele štítu je trvale vyplněna rozpojenou zeminou, která svým tlakem vytváří reakci proti tlaku horninového masivu před čelbou. Z tlakové komory se zemina odebírá průběžně, ale v přesně řízeném množství, odpovídajícím potřebnému tlaku na čelbu, šnekovým dopravníkem. Na průřezu zeminovým štítem (obr. 26-9) jsou velmi dobře patrny všechny podstatné části štítu, zejména šnekový dopravník, tlaková komora umožňující přístup na čelbu a moderní kruhový erektor pro výstavbu ostění. Obr. 26-9: Schematický řez zeminovým štítem 1 šnekový dopravník 2 tlaková komora 3 kruhový erektor 306

307 Nasazení plnoprofilových tunelovacích strojů v minulosti Ve světě nejrozšířenější metoda výstavby tunelů pomocí plnoprofilových tunelovacích strojů v pevných skalních horninách ani v tlačivých, případně zvodněných zeminách nenašla zatím v současnosti v České republice uplatnění. Přitom se i u nás v 60. až 90. letech minulého století tato moderní technologie slibně rozvíjela. Připomeňme sled událostí v této oblasti plnoprofilového tunelování v letech 1970 až 1993: A) Razicí stroje Výstavba dolů uranového průmyslu (v současnosti Subterra a. s.) DEMAG ø 2,67 m výstavba dolu (VD) Přísečnice ( nasazení tunelovacího stroje v ČR), VD Dřínov, VD Josefův důl, VD Slezská Harta, kabelové tunely Praha celkem m RS ø 2,6 až 3,8 m (obr ) kabelové tunely a stoky v Praze, VD Josefův důl, VD Slezská Harta, Brněnský oblastní vodovod (úseky Běleč I a II, Svařec, Bystrc Bosonohy), důlní otvírka Figaredo (Španělsko) celkem m. B) Štíty plnoprofilové Inženýrské a průmyslové stavby (v současnosti Skanska a. s.) PRISTLEY ø 2,4 a 3,6 m: Kabelový tunel Žižkov, kolektor Žižkov, tepelný napáječ Malešice Westfalia Lünen ø 1,6 m: Kanalizace Chodov, Kyje, Prosek. C) Mechanizované štíty plnoprofilové (větší) Metrostav (v současnosti Metrostav a. s.) TŠčB-3 ø 5,8 m s ostěním z pressbetonu trasa A pražského metra oba traťové tunely pod Vltavou Klárov Staroměstská ( nasazení plnoprofilového mechanizovaného štítu v ČR), pravý tunel trasy A v úseku Staroměstská Můstek, trasa B levý traťový tunel v úseku Můstek B Florenc B, celkem cca m. D) Štít s výložníkovou frézou (obr ): RŠF-1 trasa B traťový tunel v úseku Florenc B Invalidovna, celkem cca m. ( nasazení v ČR). Obr : Razicí stroj RS Obr : Štít s tunelovou frézou RŠF-1 Z uvedeného výčtu je patrné, že světový mainstream plnoprofilového tunelování zdaleka nezůstal v předrevoluční ČR bez povšimnutí, a zdálo by se naprosto logické, že v nových podmínkách bude tento trend úspěšně pokračovat, opak však byl pravdou. I když i u nás byla možnost nasazení moderních tunelovacích strojů při výstavbě dlouhých tunelů velkých profilů zvažována, k žádné realizaci v posledních dvaceti letech nedošlo. Důvody jsou zřejmě z podstatné části ekonomické povahy velká počáteční investice na pořízení tunelovacího stroje je možná poněkud demotivující, takže v našich poměrech, charakterizovaných relativně 307

308 krátkými tunely, byla NRTM preferována zřejmě oprávněně. Jistou roli může hrát i dlouhodobá ztráta kontaktu s touto technologií; zkušenosti se ztratily s odchodem jejich nositelů z oboru Technologie výstavby tunelů prováděných z povrchu Kromě tunelů realizovaných výše popsanými metodami jsou na území České republiky samozřejmě využívány i tunely prováděné z povrchu, a to v obou základních modifikacích: podzemní stavby hloubené, u nichž dochází k odstranění nadloží a k vyhloubení prostoru pro podzemní stavbu buď v otevřené jámě svahované, nebo pažené, přesypávané tenkostěnné tunelové konstrukce, u nichž nedochází k odstranění nadloží a k hloubení prostoru pro vlastní konstrukci tunelu. Po provedení konstrukce na stabilizovaném podloží jsou přesypány zeminou. Přesypávané tenkostěnné konstrukce jsou prováděny současně s výstavbou zemních těles, zejména silničních a dálničních násypů. Dostatečná únosnost velmi subtilní tunelové konstrukce je získána jejím spolupůsobením s okolním zemním prostředím. Požadavky na materiál obsypu, způsob sypání, hutnění a monitoring jsou vázány přesnými pravidly technologického postupu. Obr : Přesypávaný tunel Sokolov - Chodov Přesypávané konstrukce jsou známy ve třech systémech. Nejstarším a velmi frekventovaným typem jsou ocelové konstrukce z vlnitého plechu (TUBOSIDER, THYSSEN ARMCO). Dalším je systém BEBO z obdélníkových železobetonových prefabrikátů zmonolitňovaných na dvojici ocelových skruží. Největším u nás provedeným objektem tohoto typu je dvoukolejný železniční tunel na někdejší přeložce trati Sokolov Chodov (obr ). Obr : Přesypávaný tunel Nová Hospoda u Písku V posledních desetiletích je nejfrekventovanějším typem těchto tunelů typ Matiére, u nás známý pod zkratkou TOM 2, používající pro konstrukci ostění velkoplošné železobetonové prefabrikáty. V tomto systému lze bez problémů realizovat dvou- i vícelodní typy tunelových ostění. Příkladem může být jeden z posledních tohoto typu, které byly uvedeny do provozu tunel Nová Hospoda na silnici I/20 u Písku (obr ). Hloubené tunely se realizují klasickým postupem, spočívajícím ve vybudování rámové konstrukce v otevřené stavební jámě, která může být svahovaná, častěji pažená, kotvená nebo rozepřená. Příkladů těchto konstrukcí existuje velké množství, pro ilustraci uveďme stavební jámu s rozepřeným pažením na Královopolském tunelu v Brně (obr ). 308

309 Obr : Rozepřená pažená jáma V městských aglomeracích je, z důvodu minimalizace prostorových nároků a naléhavé potřeby rychlého zrušení povrchových záborů a obnovení provozu, výhodné nahradit dlouhodobě otevřenou jámu modifikacemi postupu zvaného milánská metoda. Na konstrukčních podzemních stěnách, tvořících definitivní opěrové části ostění tunelu, se realizuje z povrchu (případně z nižší odtěžené úrovně) stropní konstrukce tunelu, která se následně zasype (obr ). Tato metoda v sobě zahrnuje postupy typické jak pro ražené, tak i hloubené tunely. Realizováno na úseku Špejchar Prašný most tunelu Blanka (obr ). Obr : Schéma milánské metody 1 vodicí zídky; 2 podzemní stěny; 3 hloubení a vybetonování stropu konstrukce; 4 zpětný zásyp; 5 odtěžování pod stropem tunelu. Obr : Odtěžování pod stropem tunelu Blanka 309

310 Obr : Jihlavský tunel při čelním odtěžování Možnou variantou tohoto klasického postupu je vytvoření klenbové betonové konstrukce přímo na vytvarovaný terén, který vytvoří přímý podklad pro betonáž klenby tzv. metoda želva. Definitivní klenba se následně po betonáži zasype. Příkladem budiž Jihlavský tunel na obchvatu města silnicí I/38 (obr ). Ve stavebních jamách umožňuje tento postup termínově výhodnou současnou výstavbu podpovrchové i povrchové části objektu (metoda top and down ) Hloubené podzemní stavby V příznivých podmínkách lze podzemní stavby provádět z povrchu území. Rozeznáváme u nich dva typy: tzv. hloubené tunely a přesypávané tenkostěnné tunely (jak již bylo uvedeno v předcházející části), často též označované jako obsypávané mosty. Jako hloubené tunely se označují podzemní díla, jejichž ostění tvoří obvykle uzavřený železobetonový rám, který se vybuduje jako podzemní konstrukce v liniově uspořádané stavební jámě. Stavební jáma může být buď svahová (obr a), nebo pažená (obr b a obr ). Svahové jámy v zeminách a poloskalních horninách mají poměrně malé sklony (1:3 až 1:1), jejich prostorové nároky jsou značné; ve skalních horninách lze navrhovat stěny jámy podstatně strmější (1:5 až 1:10). Časté jsou kombinace obou typů, kdy je jáma hloubena jak v pokryvných zeminách, tak v horninách skalního podkladu. Svahové jámy se navrhují pokud možno nad hladinou podzemní vody, v opačném případě je nutno hladinu podzemní vody snížit pod dno jámy trvalým a cenově náročným čerpáním ze speciálně vybudovaných studní. Obr : Základní typy stavebních jam a) svahová jáma b), c) rozepřená pažená jáma d) kotvená pažená jáma 1 pažení 2 roznášecí prahy (převázky) 3 horní převážka 4 předpjaté kotvy 5 rozpěry 6 izolace s ochrannou přizdívkou 7 manipulační prostor 310

311 Svislé stěny pažené jámy jsou zajištěny pažením, takže jejich prostorové nároky jsou podstatně nižší, ovšem při vyšších stavebních nákladech. Pažení u hlubokých jam je vzhledem k působícím zemním tlakům nutné po výšce jámy podpírat. To je možno provést buď pomocí rozpěr, nebo pomocí kotvení. Rozpěry představují jednoduché a velmi účinné podepření pažení, komplikují však organizaci výstavby konečného podzemního objektu. Kotvení do zemního masivu přes převázky pomocí předpjatých ocelových táhel s injektovaným kořenem v zemině ponechává vnitřní prostor stavební jámy zcela volný pro další výstavbu, a je proto ve většině případů preferováno Typy pažení Pro zabezpečení svislých stěn stavebních jam se používají obvykle následující typy pažení: - pažení příložná, zátažná a hnaná (pouze u rýh a menších šachet) - záporové pažení - štětové stěny z ocelových zámkových štětovnic - pilotové stěny z vrtaných velkoprofilových pilot - podzemní stěny prováděné ve dvou modifikacích monolitické (betonované na místě do rýhy) a stěny prefabrikované - stěny z mikropilot - stěny ze sloupů tryskové injektáže - stěny z kotvených prvků. Kromě uvedených typů pažení existují ještě jiné speciální způsoby zajištění stěn stavebních jam, např. vyztužení hřebíkováním, zpevnění injektáží, případně zmrazením zvodnělé zeminy. Je-li to účelné nebo nutné, lze u jedné stavební jámy použít i více různých typů pažení. U hloubení podzemních staveb jsou nejfrekventovanějšími typy pažení záporové stěny, štětové stěny, pilotové stěny a podzemní stěny Záporové pažení Záporové pažení (někdy označované jako berlínské ) se skládá ze dvou základních prvků zápor a pažin, které jsou u hlubších jam vždy doplněny systémem podpor, tvořených rozpěrami nebo kotvami s převázkami. Zápory jsou válcované ocelové profily typu I nebo H, které jsou svisle zaberaněny nebo zapuštěny do vrtů. Ve vrtech se zápory fixují pode dnem jámy hubeným betonem, po výšce jámy zásypem z nesoudržného materiálu. Mezi záporami se při hloubení jámy postupně provádí zajištění zeminy pomocí pažin. Pažiny jsou nejčastěji dřevěné z kulatiny nebo polohraněných trámků, použity mohou být i ocelové pažiny. Podmínkou správné funkce záporového pažení je řádná aktivace pažin vůči zemině, čehož se dosahuje nejlépe utažením pažin dřevěnými plochými klíny proti přírubám zápor (obr a, 26-20) : Schéma záporového pažení a) řez pažením s klíny b) řez pažením se zásypem c) pohled na pažení 1 zápora 2 pažina 3 klín 4 zásypový materiál 5 terén 6 úroveň dílčího výkopu 311

312 Druhou možností (méně spolehlivou) je přirazit pažiny přímo k přírubám zápor a postupně vyplnit prostor mezi pažinami a stěnou výkopu vhodným materiálem, který znemožní rozvolnění líce výkopu (obr b, 26-21); to v určité fázi zjevně není možné a za pažinami zůstávají v horní části jednotlivých etáží nevyplněné prostory. Ve vhodných geologických poměrech (málo tlačivé zeminy a poloskalní horniny) lze prostor mezi záporami opatřit stříkaným betonem s výztužnou sítí. Záporové pažení je v současnosti velmi frekventované, neboť má dvě základní přednosti jednoduché rychlé provádění a nízké náklady na 1 m 2 pažení. Je však použitelné pouze do prostředí nad hladinou podzemní vody. Obr : Záporové pažení s klíny Obr : Záporové pažení se zásypem Štětové stěny Pažící štětová stěna současného typu je tvořena vzájemně spojenými ocelovými štětovnicemi, které jsou u hlubších jam opatřeny obvykle víceúrovňovým systémem podpor, tvořených rozpěrami nebo kotvami s převážkami. Jednotlivé štětovnice jsou poměrně mohutné válcované prvky, jejichž váha se pohybuje okolo 70 kg/bm a pro něž je typické, že jsou opatřeny spojovacími zámky. Štětovnic existuje celá řada typů, u nás je stále nejrozšířenější tvar U (typ Larsen), jehož zámky jsou po obou stranách stejné; obdobného typu jsou německé štětovnice tvaru Z (obr ). Obr : Ocelové štětovnice a) štětovnice Larsen; b) štětovnice tvaru Z ; c) nároží z půlených štětovnic Larsen 312

313 Štětovnice se vyrábějí v profilech různé velikosti i tloušťky, z čehož rezultují odpovídající hodnoty průřezových veličin, potřebných pro dimenzování štětové stěny. Únosnost štětové stěny je možné zvýšit přivařením ocelových plechů či válcovaných profilů do oblasti maximálních ohybových momentů, stanovených statickým výpočtem. Štětové stěny se mohou použít jako pažení stavebních jam, jejichž dno leží pod hladinou podzemní vody, protože vytvořené pažení je díky rychlému zanesení zámků štětovnic rezem a částicemi zeminy téměř nepropustné (obr ). Obr : Jáma s boky zapaženými štětovými stěnami a se souvislou pilotovou stěnou v čele Pilotové stěny Pažící pilotová stěna je tvořena řadou pravidelně rozmístěných pilot, podepřených po výšce víceúrovňovým systémem podpor, nejčastěji kotev s převážkami. Jednotlivé piloty ve stěně jsou zhotovované na místě, mají větší průměry (obvykle min. 600 mm, menší průměry 350 až 450 mm se používají při vrtání pažících stěn v blízkosti stávajících objektů). Podle charakteru horninového prostředí a statických požadavků vytvářejí piloty stěnu, v níž je mezi jednotlivými pilotami různý odstup (obr ): - piloty se nedotýkají nesouvislé pilotové stěny - piloty se dotýkají souvislé, tzv. tangenciální stěny - piloty se překrývají převrtávané stěny. Obr : Příklady typů pilotových stěn 1a) volně stojící stříkaný beton s výztužnou sítí 1b) tangenciální 1c) převrtávané 1 primární (nevyztužená) pilota 2 sekundární (vyztužená) pilota 313

314 a) Volně stojící pilotové stěny (obr ) se využívají především jako trvalé konstrukční celky, které vytvářejí zárubní zdi, chrání odřezy a zářezy komunikací, případně vytvářejí trvalé svislé stěny u objektů. Nelze je navrhovat jako vodotěsné. Podle své volné výšky bývají kotveny v jedné či v několika úrovních, a to obyčejně přes předsazené železobetonové převázky. Prostor mezi jednotlivými pilotami bývá vhodným způsobem odvodněn a opatřen trvalou konstrukcí většinou stříkaným betonem s výztužnou sítí, jež může být architektonicky ztvárněna (do kleneb, do roviny apod.). Takto konstruované stěny jsou většinou pohledové, výjimečně se opatřují zavěšenými pohledovými panely. Obr : Volně stojící trvalá konstrukce pilotové stěny, kotvené ve dvou úrovních přes železobetonové převázky, portál tunelu Blanka, Praha-Letná b) Převrtávané pilotové stěny Obr : Převrtávaná pilotová stěna a kotvy v primárních pilotech Převrtávané pilotové stěny (obr ) jsou velmi rozšířeným typem pilotových stěn, neboť nahrazují podzemní monolitické stěny v těch případech, kde nelze z různých důvodů použít jílovou pažící suspenzi. Nejprve se provede určitý počet tzv. primárních pilot z prostého betonu a po částečném zatuhnutí betonu se mezi nimi provádějí piloty sekundární, při jejichž vrtání se převrtá část betonu pilot primárních a dojde tak ke konstrukčnímu spojení obou typů pilot. Sekundární piloty se vyztužují armokoši. Je-li třeba pilotovou stěnu kotvit, využívají se pro tento účel s výhodou primární piloty. Provádění převrtávaných pilotových stěn vyžaduje zřízení kvalitních vodicích šablon a nasazení vysoce výkonných vrtných souprav, které jsou schopny udržet svislost vrtů. Převrtávané pilotové stěny se navrhují i jako 314

315 konstrukce vodotěsné. Pokud vytvářejí stěny suterénů budov, jsou opatřeny vrstvou stříkaného betonu. c) Tangenciální pilotové stěny Tangenciální pilotové stěny se navrhují méně často než volně stojící pilotové stěny. Tvoří trvalé konstrukce mimořádně zatížené, kdy z důvodů statických nelze piloty umístit ve větších osových vzdálenostech. V těchto případech je však možné výhodně situovat kotvy mezi dvojice pilot tak, aby nemusely být navrhovány předsazené převázky. Také tangenciální pilotové stěny nelze považovat za vodotěsné, i když je lze vhodně odvodnit a opatřit povrchem ze stříkaného betonu Protlačování Protlačování je souhrnný název pro celou řadu metod, kterými je možno do zemního masivu poměrně jednoduchým způsobem zabudovat potrubí od průměru desítek centimetrů až po několik metrů. Zemním masivem je však možné protlačovat nejen potrubí, ale i objekty nekruhového tvaru, např. rámové propustky či velké podjezdy skrze náspy. Při hydraulickém protlačování potrubí opatřeném břitem se zatlačuje do zeminy tlakem mohutných hydraulických lisů, které se ve vnější šachtě opírají o betonovou reakční stěnu. U potrubí průlezných průměrů se zemina na čelbě mechanicky rozpojuje, např. sbíjecími kladivy, a potrubí s břitem se prořezává do částečně uvolněného prostoru. Tento způsob neumožňuje korekci směru v průběhu protlačování a používá se proto na protlaky kratších přímých úseků pod komunikacemi, křižovatkami, mělce založenými budovami apod. Při horizontálním vrtání, které využívá obdobnou technologii jako tunelovací stroje, se zemina na čelbě rozpojuje výložníkovou frézou nebo plnoprofilovou razicí hlavou ve štítu a potrubí se zatlačuje do předvrtaného otvoru z hlavní tlačné stanice v šachtě. Mechanizovaný štít před čelem potrubí je směrově i výškově řiditelný a umožňuje přesné vedení trasy i dlouhé liniové podzemní stavby průchozího profilu (např. kanalizační sběrače). Schéma soupravy na řízené hydraulické protlačování s částečně mechanizovaným štítem s otevřeným čelem je zobrazen na obrázku Obr : Řízené hydraulické protlačování 1 hlavní tlačná stanice 2 tlačná mezistanice 3 štít 4 pásový dopravník 5 opěrné patky hydraulických lisů 6 opěrná železobetonová deska hlavní tlačné stanice 7 betonové dno šachty 8 opěrná stěna šachty V nestabilních horninách je na čele potrubí umístěn mechanizovaný štít s plnoprofilovou hlavou. Ani v tomto případě se nestaví ostění v plášti štítu, nýbrž je zatlačováno do vyvrtaného prostoru ze šachty. Při dlouhých protlačovaných úsecích je nutno použít tzv. tlačnou mezistanici, která rozdělí zatlačované potrubí na dvě části a střídavě se zatlačuje první část z mezistanice a druhá z hlavní stanice v šachtě. 315

316 26.6 Podzemní uložiště plynu Obr : Úložiště zemního plynu v ČR Výstavba každého rozsáhlého komplexu podzemních děl, jako jsou přečerpávací elektrárny (např. Dlouhé stráně) nebo plynové zásobníky (Příbram), představuje velmi náročné inženýrské dílo nejen z technického, ale i technologického, logistického a organizačního hlediska. Svůj význam zde má i způsob financování stavby a s tím související časový plán výstavby. V České republice byla v období 1995 až 1998 vybudována stavba, která je svými parametry plně srovnatelná s ve světě projektovanými hlubinnými úložišti jaderného odpadu. Jedná se o podzemní zásobník plynu Háje u Příbrami. Obr : Podzemní zásobník plynu Háje u Příbrami. Rozsypal 2002 Geometricky je tato stavba téměř identická s prototypy hlubinného úložiště (obr ). Zásobník byl ražen v hloubce cca 1000 m pod povrchem v granitoidech. Jímacími prostorami zásobníku je síť paralelních štol cekem asi 100, o průměru cca 3,5 m v osové vzdálenosti 15 m. Jejich celková délka dosáhla 45 km na ploše 1,5 km 2. Objem vyrubaných prostor v místě zásobníku je m 3. V průběhu výstavby probíhaly práce až na 18 čelbách. Výstavbě předcházel podrobný geotechnický průzkum, který pokračoval i během ražby realizací celé řady specifických polních měření. Ty byly zaměřeny především na původní napjatost, vodopropustnost a plynopropustnost horninového masivu v místě zásobníku. Zásobník je již několik let v úspěšném provozu a prokázal tak úplnou schopnost českých geotechniků a stavbařů realizovat díla, která jsou svými parametry zcela srovnatelné s hlubinnými zásobníky ve světě Radioaktivní odpady Ve všech odvětvích, ve kterých se pracuje s radioaktivními látkami, vznikají radioaktivní odpady. Jednu skupinu radioaktivních odpadů tvoří odpady vznikající v jaderné energetice. Jedná se o nejrůznější kapaliny, kaly (pevné nebo roztoky), pomůcky a materiály, které přišly při provozu jaderné elektrárny do kontaktu s radionuklidy, a v budoucnu také o vyhořelé jaderné palivo. Druhou skupinu tvoří takzvané institucionální odpady, které vznikají ve zdravotnictví, průmyslu, zemědělství či výzkumu. Mohou to být např. staré měřicí přístroje a radioaktivní zářiče, znečištěné pracovní oděvy, látky, papír, injekční stříkačky atd. V České republice je evidováno několik set původců institucionálních radioaktivních odpadů. Radioaktivní odpad se obvykle dělí podle aktivity (a z ní vyplývající míry nebezpečnosti pro okolí) na přechodné, nízko- a středněaktivní a vysokoaktivní odpad. Zneškodnění nízko, 316

317 středněaktivního a vysokoaktivního odpadu spočívá v zabezpečení jeho úplné izolace od životního prostředí, a to po celou dobu, po kterou mohou pro člověka a jeho životní prostředí představovat riziko. Této izolace radioaktivního odpadu je dosaženo v úložištích, v nichž soustava vzájemně se doplňujících a na sobě nezávislých bariér brání uvolnění nebezpečných látek do okolí. Radioaktivní odpad je třeba udržet pod kontrolou tak dlouho, dokud jeho radioaktivita neklesne v důsledku samovolného rozpadu na úroveň vylučující ohrožení jakékoliv složky biosféry. Dlouhodobá strategie českého státu v oblasti zneškodňování vysokoaktivního odpadu je formulována v dokumentu nazvaném Koncepce nakládání s radioaktivními odpady a vyhořelým jaderným palivem. Tento materiál Ministerstva průmyslu a obchodu ČR schválila v květnu roku 2002 vláda (usnesení vlády č. 487 ze dne ). Koncepce doporučuje jako nejvhodnější variantu pro zneškodnění vysokoaktivního odpadu hlubinné úložiště, zároveň ale doporučuje sledovat i nové technologie, které by mohly vést k dalšímu využití vyhořelého jaderného paliva. Koncepce obsahuje základní časový harmonogram přípravy hlubinného úložiště: Cíl prací Termín dokončení prací Výběr dvou vhodných lokalit pro hlubinné úložiště 2015 Výběr finální lokality 2025 Výstavba podzemní laboratoře v lokalitě 2030 Zahájení provozu hlubinného úložiště 2065 Příprava hlubinného úložiště v ČR byla zahájena již v roce Na základě hodnocení archivních geologických informací podle bezpečnostních a legislativních kritérií v souladu s dokumentem MAAE Siting of Geological Disposal Facilities (SS No. 111-g-4.1) bylo počátkem roku 2003 doporučeno 6 lokalit. Na podzim roku 2003 byla provedena letecká geologickofyzikální měření na šesti lokalitách, jejichž cílem bylo získat podrobnější data pro budoucí zúžení území lokalit na rozlohu cca 10 km 2. V následujícím období bylo vyhlášeno vládní moratorium, které vzhledem k odmítavému postoji obyvatelstva pozastavilo další geologicko-průzkumné práce v původních šesti lokalitách. Obr : Mapa současných přípovrchových uložišť radioaktivních odpadů v ČR 317

318 Obr : Úložiště institucionárních odpadů Richard II 26-32: Úložiště přírodních radioizotopů Jáchymov - Bratrství Hlubinné úložiště je dnes jediné bezpečné, technicky realizovatelné a ekonomicky přijatelné řešení. I za pozitivního rozvoje nových technologií se dá předpokládat, že výhody hlubinného úložiště, spočívající v jeho bezpečnosti, technické realizovatelnosti a ekonomické přijatelnosti, budou ještě dlouhou dobu nad jinými řešeními převažovat. Obr : Hlubinné uložiště (příklad) 318