5. Nauno-struni skup sa sa meunarodnim ueem KVALITET 2007, Neum, B&H, 06. - 09 juni 2007.

OSIGURANJE KVALITETA VENTILACIONIH SISTEMA PODZEMNIH RUDNIKA UGLJA

QUALITY ASSURANCE OF VENTILATION SYSTEMS IN

UNDERGROUND COAL MINES

Edin Deli, Rijad ii, Edisa Nuki Univerzitet u Tuzli, Rudarsko-geoloko-graevinski fakultet, Tuzla

Nenad Todorovi

Rudnici mrkog uglja Banovii, Banovii

ABSTRACT Underground coal mines ventilation function is required in order to assure adequate climate conditions for staying and working, then to reduce flammable, explosive and materials harmful for laborers health to standardized concentrations. Chemicals influences to metabolism, among which ambient temperature, pressure, relative moisture and air circulation speed are four unavoidable factors, can be in general considered as climate conditions. Interaction between climate conditions and subjective sensation of climate conditions are consequently imposing various criteria for estimate, which are depending on individual characteristics, workers acclimation, intensity of work, implemented safety measures, exposition endurance etc. This study defines parameters for ventilation quality evaluation, monitoring points selection, parameters tracking model and ventilation quality assurance mechanisms. Kljune rijei: ventilacija, rudnik, ugalj, kvalitet 1. UVOD Funkcija rudnikih ventilacionih sistema je osiguranje povoljnih uslova za boravak i rad ljudi razblaivanjem tetnih hemijskih, fizikih i termalnih emisija njihovim odvoenjem na povrinu. Ventilacijom je neophodno osigurati koliine vazduha koje e biti u mogunosti podnijeti optereenja na nain da ni jedan od indikatora kvaliteta ne bude izvan okvira dozvoljenih vrijednosti. Osnovni faktori proraun koliine i raspodjele vazduha su: propusna sposobnost ventilacionih puteva, otpori ogranka mree, ukupan otpor sa ventilacionim kanalom, potencijali u takama ravanja i na objektima izolacije starog rada, ekvivalentni otvori, stepen stabilnosti ogranka mree i ukupna depresija jame (potreban negativan potencijal za depresionu ventilaciju). Potrebne koliine vazduha za ventilaciju podzemnih rudnika uglja se odreuju ovisno o funkciji prostorije, tehnolokom procesu i drugim faktorima koji mogu dovesti do neeljenih promjena osobina rudnikog vazduha. U BiH na snazi je Pravilnik o tehnikim normativima u podzemnom rudarstvu uglja, preuzet iz bive SFRJ, gdje je definirano (lan 283) da se koliina vazduha kojom se ventilira radilite odreuje po parametrima: gasonosnost ugljenog sloja i prateih stijena, neravnomjernost pojave gasova, gasovi miniranja, gasovi motora sa unutranjim sagorijevanjem, minimalna

311

potrebna brzina vazdune struje, klimatski uslovi rada, broj ugraenih separatnih ventilatora, zapraenost vazduha, broj radnika na radilitu i najnii atmosferski pritisak.

Slika 1: Suenje profila zbog materijala i opreme u prostoriji

Ventilacioni hazardi koji mogu dovesti do povreda i materijalnih gubitaka prema genezi mogu se kategorisati na: mehanike, elektrine, termike, zvune, radijacijske, hemijsko-bioloke, korozione, ergonomske, psiholoke i kombinovane. Pod pojmom osiguranje kvaliteta ventilacionih sistema podrazumijeva se skup mjera i postupaka sa ciljem

odravanja indikatora kvaliteta ventilacije u propisanim granicama ili njihovo poboljanje. Rudniki ventilacioni sistem u podzemnim rudnicima uglja se karakteriu poveanim uticajem prirodnih faktora koji se ne mogu adekvatno predvidjeti, stalnim promjenama strukture sistema usljed napredovanja radova, velikim razlikama u obimu sistema tokom otvaranja, razrade, eksploatacije i likvidacije, varijacijama u potrebama vazduha u ventilacionom sistemu i sloenim meusobnim uticajima niza faktora.

2. VENTILACIONI HAZARDI U optem smislu ventilacionim hazardima mogu se smatrati faktori koji dovode do gubitka kvaliteta (potronje) vazduha, oteanog funkcionisanja ili prestanka rada ventilacije. Definirajui ventilacione hazarde kao potencijalne opasnosti koje mogu dovesti do djeliminog ili potpunog otkaza ventilacije, mogu se izdvojiti kategorije najeih izvora ugroavanja ventilacije u metanskim podzemnim rudnicima uglja: poremeaji stabilnosti usljed inverzije ili pojave dvosmijernih struja; gasodinamike opasnosti (metanske trake i lokalno nakupljanje); smanjenje ili zatvaranje profila prostorija (obruavanje, pritisak, gorski udar, bujanja gline, odlaganje materijala, instaliranja ureaja i opreme, protiveksplozivne brane i slino; generisanje praine otkopavanjem, miniranjem i transprtom; podizanje nataloene ugljene praine gorskim udarom i eksplozijom; eksplozije gasova, eksplozivnih materijala i ugljene praine; opasne i nedozvoljene koncentracije gasova; lebdea i nataloena praina; gubici vazduha na spojevima glavnih ili revirnih ulaznih i izlaznih vazdunih struja, kroz ventilacione objekte, okolne stijene, ugljeni sloj i usljed neadekvatne upotrebe ventilacionih objekata; zastoji i nestabilnost u radu ventilatora; oksidacioni procesi i spontana upala uglja u ugljenom sloju, starom radu, zatitnim stubovima i du rasjednih povrina; poari na elektrinim instalacijama, mainskim sklopovima i podgradi; termalno optereenje usljed toplote stijena, rada maina i ureaja, prisustva ljudi, oksidacionih procesa, geotermalnih voda; optereenje vlagom (isparavanje vode i efekt autokompresije); nedozvoljeni klimatski uslovi na radilitima; radijacija usljed prisustva radona ili drugih radioaktivnih elemenata; nakupljanje vode u prostorijama. U upravljanju i operativnoj kontroli ventilacije racionalno je funkcioniranje ventilacionog sistema osiguravati praenjem indikatora kvaliteta i potencijalnih izvora opasnosti.

3. INDIKATORI KVALITETA VENTILACIONIH SISTEMA Indikatori kvaliteta ventilacije mogu se kategorisati i grupisati ovisno o njihovom prisustvu i znaaju u ventilacionom sistemu, odnosno riziku do koga nedoputene vrijednosti ili stanja

312

indikatora mogu dovesti. Kako se rizik izvodi kao kombinirani pokazatelj vjerovatnoe pojavljivanja i posljedica ukoliko se opasnost realizira, to se na osnovu utvrene vrijednosti rizika mogu kategorisati indikatori po njihovom znaaju. 1) Projekat i stanje ventilacije

a) Usaglaenost projekta ventilacije, rudarskih projekata sa stanjem radova, pokrivenost budueg razvoja radova i formalno odobrenje i revidovanje.

b) Gasonosnost ugljenih slojeva [m3/t] i gasoobilnost [m3/s]. c) Serijska ventilacija radilita i ventilacione dijagonale u sistemu. d) Gubici vazduha [%]. e) Uticaj prirodnog potencijala na ventilaciju.

2) Makroskopski pokazatelji a) Zapreminski protok [m3/s] i potencijal h [Pa] glavnih i pomonih ventilatora. b) Eksploatacione karakteristike ventilatora h=f(V) u regulacionom opsegu. c) Radne take ventilatora u V-h dijagramu i ekvivalentni otvor jame A[m2]. d) Efektivna Pef [kW] i ukupna Puk [kW] snaga ventilatora. e) Pouzdanost i stabilnost ventilacije.

3) Relativni pokazatelji ventilacionog sistema a) Specifini protok po jedininoj proizvodnji uglja [m3/t]. b) Specifini protok po osnovu instalisane snage maina i ureaja [m3/W]. c) Specifina snaga po jedininoj zapremini vazduha [kW/m3]. d) Koeficjenti meusobne usaglaenosti ventilatora. e) Relativna metanoobilnost [m3 CH4/t uglja]. f) Cijena jedininog protoka vazduha [KM/m3] i po toni proizvedenog uglja [KM/t].

4) Stanje ventilacionih prostorija i objekata a) Neadekvatna ugradnja, oteenja i ugroenost ventilacionih objekata radovima. b) Zapreminski protok V [m& 3/s] i potencijalna razlika h[Pa] ispred i iza objekata. c) Smanjenje poprenog presjeka prostorije usljed nakupljanja vode, bujanja gline,

djelovanje pritisaka, ruevine, naslaganog materijala, instalirane opreme i slino. d) Izloenost radnika produktima gorenja i eksplozije. e) Uticaj prolaska kroz ventilacione objekte na njihovo funkcioniranje.

5) Ventilacioni i klimatski parametri u prostorijama i na radilitima a) Brzine vazdunih struja v [m/s], profili A [m2] i koeficjenti trenja vazduha. b) Zapreminski V [m& 3/s] i maseni [kgm& 3/s] protoci vazduha u prostorijama. c) Otpori [Ns2/m8], potencijali taaka p[Pa] i pad potencijala u ograncima p [Pa]. d) Gasni ekvivalenti (N2ekv, CO2ekv) i istroenost vazduha I [%]. e) Efektivne temperature (ocjena klime kombiniranim pokazateljima) [o]. f) Geotermski stepen i temperatura stijena du ventilacionih puteva. g) Koncentracije zapaljivih i eksplozivnih gasova (CH4, H2S, CO, H2 i CnHm) [%]. h) Koncentracije otrovnih i zaguljivih gasova (CO, H2S, SO2, NOx) [%]. i) Koncentracija radioaktivnih gasova [%].

6) Gasodinamiki reim vazdunih struja a) Indeks uslojavanja metana (pojava metanskih traka) Ba [-]. b) Reynoldsov broj, Re [-], reim strujanja i granini sloj. c) Koncentracije metana u stropu i u antiklinalnim dionicama prostorija [%].

7) Separatna ventilacija a) Odnos protoka separatnog ventilatora i protoka u dolaznoj prostoriji [%]. b) Oteenja cjevovoda i instalacije za separatnu ventilaciju. c) Recirkulacija na separatnim ventilatorima. d) Udaljenost kraja cijevi separatnog ventilatora od ela radilita [m]. e)

313

8) Ugljena praina a) Eksplozivnost ugljene praine [g/m3]. b) Zapaljivost i agresivnost ugljene praine. c) Koncentracije nataloene i lebdee ugljene praine [g/m3]. d) Intenzitet izdvajanja ugljene praine [g/s].

9) Spontana oksidacija i poari a) Sklonost uglja ka spontanoj oksidaciji [oC/min]. b) Dim, miris ili pojaano zagrijavanje vazduha. c) Intenzitet izdvajanja i koncentracije CO2 i CO u prostorijama i u starom radu. d) Poarni indeksi (Grahamov indeks, Tricket-ov broj i drugi). e) Relativni odnosi koncentracija u vazduhu ((CO+CO2)/O2; (CO+CO2)/CH4). f) Koncentracije etilena i propilena (nastaju zagrijavanjem gasova). g) Temperatura ugljenog sloja, okolnih stijena, elektrinih ureaja i instalacije. h) Nataloena praina na ureajima i dijelovima sklonih zagrijavanju. i) Pojaano trenje pokretnih dijelova ureaja i oporeme,

10) Organizacija slube i zatitne mjere a) Osposobljenst, popunjenost i opremljenost slube ventilacije. b) Zadovoljava li rukovodioc ventilacije minimalne uslove za ovu dunost. c) Postoji li eta za spaavanje i osposobljenost za ventilacione manevre. d) Procedure za postupanje, razumijevanje od strane radnika i primjena procedura. e) Periodina kontrola ventilacije i voenje evidencije. f) Izvjetavanje o neusaglaenosti, povienim rizicima i otklanjanje nedostataka. g) Stabilnost ventilacije i sekundarna dobava vazduha, h) Evakuacija, sklonita, pomo unesreenim i komunikacija. i) Pozicija u ventilacionom sisitemu i stanja puteva dolaska i evakuacije radnika. j) Uvjebanost radnika, koritenje mjerne tehnike i zatitne opreme. k) Uslovi, nain i efektivnost inverzije vazdune struje. l) Iskljuenje elektro i dizel opreme pri poveanim koncentracijama gasova. m) Vodene zavjese i prskalice za obaranje lebdee ugljene praine. n) Zatitna sredstva od resiprabilne praine za radnike. o) Protiveksplozivne barijere za lokalizaciju eksplozija ugljene praine. p) Zatita od neovlatenog ili neeljenog ulaska u neventilirane zone.

4. OCJENA INDIKATORA I MJERE OSIGURANJA KVALITETA

U osiguranju kvaliteta rudnike ventilacije indikatori se mogu ocjenjivati u odnosu na normativno propisane vrijednosti i stanja, rizika o kojim se moe cijeniti na osnovu indikatora, administrativnih, sigurnosnih ili na drugi nain utvrenih okvira. Slika 2: Mjerenje brzine vazduha na difuzoru ventilatora

Naini na koji se iskazuju indikatori ovise o prirodi indikatora i mogunostima mjerenja, odnosno uvida u stanje. Pojedine veliine se mogu direktno mjeriti i

izraavati u numerikim vrijednostima, raunati kao konbinirani pokazatelj vie faktora, a indikatori koji se ne mogu izraziti numeriki, ili njihovo mjerenje nije izvodljivo, mogu se ocijeniti deskriptivno i kategorisati. Kako bi se ocjenom indikatora brzo dolo do ocjene na osnovu koje bi se moglo relevantno suditi o funkcionisanju ventilacije, racionalno je

314

informacije o njihovom stanju prevesti u odreeni broj usporedivih kategorija, kako je prikazano na narednoj tabeli. Tabela 1: Ocjena stanja ventilacionih indikatora

STANJE VENTILACIONOG INDIKATORA OCJENA Ne prati se ili nema znaaja u konkretnom sluaju 0 Indikator ne zadovoljava, urgentna intervencija 1 Djelimino zadovoljenje, potrebna intervencija 2 Djelimino zadovoljava, preporuuje se intervencija 3 Uglavnom zadovoljava, intervencija po elji 4 Potpuno zadovoljava, nije potrebna intervencija 5 Potrebno je saeto opisati oblasti u kojima indikator nije u potpunosti usklaen sa propisanim stanjem, te preporuiti vrstu intervencije za korekciju stanja. Neadekvatni indikatori ukazuju na potencijalnu opasnost. Znaaj indikatora se procjenjuje po osnovu vjerovatnoe da se realizira opasno ili neeljeno stanje i posljedica do kojih realizacija neeljenog dogaaja moe dovesti. U operativnoj kontroli i osiguranju kvaliteta rudnike ventilacije racionalno je

primjeniti model preliminarne analize hazarda (PHA-Preliminary Hazard Analysis), po osnovu koga se mogu u relativno kratkom vremenu uoiti znaajni izvori ugroavanja i poduzeti mjere. Slika 3: Ekonomski aspekti rezidualnog rizika

Za hazarde iji su mehanizmi pojavljivanja poznati, te ija se vjerovatnoa pojavljivanja i posljedice mogu iskazati numeriki mogu se primjeniti i druge metode upravljanja rizikom: analiza uticaja na operabilnost, analiza efekata hazarda, stablo dogaaja i greaka, ekonomske, SWOT i druge analize. Rizici se ne mogu potpuno neutralisati, te se za na osnovu stepena prihvatlivosti i tolerancije stepena opasnosti moe govoriti o rezidualnim rizicima. Generalno tehnike za opte reduciranje nivoa rizika su: eliminiranje uzronika, izbjegavanje rizinih aktivnosti, transfer rizika, evidentiranje i implementiranje iskustva, analiza zamalo izbjegnutih opasnosti, globalno razmiljanje i lokalno djelovanje, podrka uprave, propisivanje standardnih procedura, optimizacija organizacione strukture, interna kontrola, disciplina, izvjetavanje, trening, komunikacija i informisanje.

Utvreni

Rezidualni rizik

Neutvreni

Prevencijarizika

Nereduciranirizik

Finansiranje prije deavanjahazarda (prevencija)

Finansiranje gubitaka nakondeavanja hazarda (sanacija)

Utvreni

Rezidualni rizik

Neutvreni

Prevencijarizika

Nereduciranirizik

Finansiranje prije deavanjahazarda (prevencija)

Finansiranje gubitaka nakondeavanja hazarda (sanacija)

U evidenciji indikatora rizika i poduzimanju interventnih mjera centralna je uloga slube za ventilaciju, koja je odgovorna za monitoring stanja i mjere za osiguranje kvaliteta ventilacije. Znaajna mjera je i obuka radnika i jaanje svijesti o potrebi izvjetavanja o postupcima i promjenama koje mogu ugroziti funkcioniranje ventilacije. Mjere nadzora sprovode upravljake strukture preduzea i inspekcijski organi, koji imaju ovlatenja izdati naloge za poduzimanje zatitnih mjera, obustavu radova i evakuaciju radnika u sluaju neprihvatljivih nivoa rizika ili nedozvoljenih stanja u ventilacionom sistemu. Kako propisima u BiH nije definirana obaveza provoenja mjera za osiguranje kvaliteta analizom rizika, promjena pristupa u osiguranju kvaliteta ventilacije ovisit e o poslovnoj politici.

315

Tabela 2: Kombiniranje vjerovatnoe pojavljivanja hazarda i posljedice

Beznaajane Male Srednje Znaajane Katastrofalne1 2 3 4 5

Vrlo vjerovatan A Visoki Visoki Ekstremni Ekstremni EkstremniVjerovatan B Srednji Visoki Visoki Ekstremni EkstremniMogu C Niski Srednji Visoki Ekstremni EkstremniMalo vjerovatan D Niski Niski Srednji Visoki Ekstremnirijedak E Niski Niski Srednji Visoki Visoki

Ocjena skale uticaja (posljedica)

NIVO RIZIKA

Vjerovatnoadogaaja

Primjena principa upravljanja rizicima u osiguranju kvaliteta ventilacije podzemnih rudnika uglja umjesto tradicionalnog normativnog pristupa (zadovoljiti propisane uslove) ima niz prednosti, meu kojim posebno treba istai: - koncentraciju mjera za poboljanje na indikatore koji prednjae u teini rizika, - obuhvatanje znatno ireg opsega ventilacionih hazarda i definiranje kvaliteta kao

bezotkaznog ili rada bez posljedica, u odnosu na tradiocionalni pristup zadovoljenja propisanih vrijednosti i

- mogunost kopmarativne analize razliitih objekata ili razliitih stanja istog objekta. Od velike je vanosti da se preliminarnom analizom hazarda kategoriu pojedine opasnosti po njihovom znaaju i indikatori na osnovu kojih e se hazardi sa najveim pripadajuim rizicima pratiti. 5. LITERATURA

[1] Improving Mine Safety Technology and Training: Establishing U.S. Global Leadership, Mine

Safety Technology and Training Commission September 2006 [2] DeRosa, M.I. (2004), Anlisis of Mine Fires for All U.S. Underground and Surface Coal Mining

Categories: 1990-1999, U.S. Department of Health and Human Services, Public Health Service, [3] DOE Principles for Using Risk Analysis, US Department of Energy Office of Environmental

Management, Web reference www.em.doe.gov/irm/principl.html , Jul 2004 [4] Risk Management Guidance for Health, Safety and Environmental Security under Extraoridinary

Incidents, American Society of Heating, Refrigerating and Air Conditioning Engineers, 2004 [5] Atsuko Tanaka, Risk Management in Mining Industry, JICA text - NIRE Safety Engineering

Department, Tsukuba Japan, 1999 [6] Edin Deli, Abdulah Bai, Rijad ii; Concept of Risk Management in Underground Coal

Mining, Nauna konferencija Procjena profesionaolnog rizika i zatita, Banja Luka, 2004

316

2. VENTILACIONI HAZARDI3. INDIKATORI KVALITETA VENTILACIONIH SISTEMA10) Organizacija slube i zatitne mjerel) Iskljuenje elektro i dizel opreme pri poveanim koncentracijama gasova.

4. OCJENA INDIKATORA I MJERE OSIGURANJA KVALITETA