Česká republika

Prof. Ing. Alois Adamus, Ph.D.

VSB - Technická univerzita Ostrava, Česká republika. 

Webové stránky byly založeny v květnu 2001. 

  Poslední editace - duben 2013 (13. editace od založení).

 

Home ] Up ] Australie ] Bulharsko ] Čína ] [ Česká republika ] Francie ] Německo ] Velká Británie ] Indie ] Japonsko ] Kanada ] Polsko ] Rumunsko ] Rusko ] Slovensko ] JAR ] Ukrajina ] USA ] Historický trend ] Záznam příspěvků ]

Doubrava ´49
Vývoj inertizace
Monitoring závalu
CFD

 

 

Použití dusíku na Dole Doubrava v OKR v roce 1949

    Dne 12. února 1949 došlo k výbuchu metanu v porubu ve sloji Hubert na Dole Doubrava v OKR. Po explozi se rozšířil požár, který byl následně doprovázen dalšími výbuchy v průběhu uzavírání. Bylo nutné důl uzavřít na povrchu. Dvě výdušné a dvě těžní jámy byly uzavřeny poklopy utěsněnými slínem a překryty vrstvou písku. Pro hašení tohoto požáru bylo navrženo tehdejším ředitelem Ing. Arturem Kanczuckým využití českého patentu inertizace dusíkem, registrovaného v roce 1946 panem ing. Waldem z Moravských dusíkáren v Ostravě-Mariánských horách. Pro tento účel byla z Moravských dusíkáren přemístěna na Důl Doubrava kryogenní dusíková výrobní jednotka Claude. Dusíková jednotka byla umístěna na povrchu dolu v kompresorovně a byla poháněna stlačeným vzduchem o hodnotě tlaku 2,5 - 3,0 MPa. Plynný dusík byl injektován přes potrubí o průměru 100 mm v jámě s výpustným bodem v hloubce 540 m pod povrchem. V průběhu inertizace, která trvala od 8. srpna 1949 do 12. září 1950, bylo do dolu přerušovaně napuštěno celkem 5,056644 mil. m3 plynného dusíku o čistotě 99,5 %. Průměrný denní objemový průtok dusíku dosahoval 16-17 tisíc krychlových metrů, což odpovídá objemovému průtoku cca 10-11 m3min-1. Pro injektáž dusíku v jámě bylo použito vrtného soutyčí. Teplota injektovaného dusíku byla + 9 oC.

     Informace o mimořádné události na Dole Doubrava v roce 1949 byla v České republice publikována v literatuře Hájek (1969). První literaturou, která uvedla informaci o mimořádné události na Dole Doubrava v zahraničí byl konferenční příspěvek na 7. symposiu důlního větrání USA,  Adamus (1995).

 

 

Další zkušenosti

     Zkušenosti z prvého použití plynného dusíku pro hašení důlního požáru byly využity báňskou záchrannou službou v Ostravsko-karvinském revíru. V roce 1957 byly vyrobeny a dodány tři bateriové vleky s tlakovými lahvemi o kapacitě 630 m3 plynného dusíku na jeden vlek. Později byly používány bateriové návěsy o kapacitě 945 m3. Dusík přepravovaný tlakovými lahvemi byl především používán při represivních zásazích a pro inertizaci propusťových komor. Kapalný dusík se začal v OKR používat začátkem osmdesátých let, kdy byly zakoupeny ruské kontejnery na přepravu kapalného dusíku typu CTK o objemu 2.5,  5.0 a 8.0 m3.  Ležaté přepravní kontejnery o objemu 500 a 1 000 l, výrobky Feroxu Děčín, byly používány pro operativní přepravu kapalného dusíku do dolu.

     V roce 1984 byl pro Hlavní báňskou záchranou staniciv Mostu v Severočeském hnědouhelném revíru vyroben výkonným mobilním odpařovačem kapalného dusíku, typ MOD 200, který byl navržený pro hašení důlních požárů objemovým průtokem plynného dusíku 200 m3 min-1.  Kapalný dusík byl pro odpařovač dodávan mobilní cisternou TN 15, výrobek Feroxu Děčín, o objemu 15 m3 kapalného dusíku. Druhý odpařovač MOD 200 byl vyroben pro potřeby Kladenského revíru a následující pro Hornonitranské baně na Slovensku.

     Rozvoj využívání dusíku pokračoval v roce 1988 výstavbou stacionárních odpařovacích stanic na důlních podnicích. Čtyři odpařovací stanice byly postaveny v Ostravsko-karvinském revíru, tři v Severočeském hnědouhelném revíru a dvě v Kladenském revíru. Odpařovací stanice byly vybaveny stacionárním zásobníkem kapalného dusíku o objemu  15 až 20 m3 a vzduchovými odpařovači o výkonu 15 - 20 m3 min-1 plynného dusíku. Odpařovací stanice sloužily především pro potřeby důlních podniků v oblasti prevence endogenních požárů. V roce 1989 byla pro potřeby protizáparové prevence na dole Barbora (nyní Darkov 1) v OKR zakoupena jednotka uhlíkových molekulových sít, systém PSA, typ CMS 600 s výkonem 10 m3 min-1 plynného dusíku. Od roku 2005 je jednotka CMS 600 umístěna na důlním závodu Darkov 3. Další jednotka molekulových sít, typ CMS 900, s výkonem 15 m3 min-1 plynného dusíku, byla pořízena pro potřeby Dolu ČSM Jih v Karviné. V roce 2005 byly v OKR v provozu obě jednotky molekulový sít. Byly vyrobeny německou firmou Carbo Tech a pro potřeby v OKR byly dodány německou firmou Inga.  

     Stále se zvyšující spotřeba plynného dusíku v OKR vedla k vybudování centrálního dusíkového hospodářství OKR (CDH). Nový zdroj plynného dusíku, potrubní řád propojující kyslíkárnu hutě Mittal Steel Ostrava, a.s. (výrobce dusíku MG Odra Gas, s.r.o.) s důlními podniky karvinské části OKR, využívá odpadní dusík při výrobě kyslíku a pokrývá nyní většinu spotřeby dusíku v OKR. Celková délka potrubního řádu je 45 km, první usek od výrobce dusíku k Dolu Dukla v Havířově činí 13,5 km. Průměr trub hlavního přívodu je 300, 250 a 200 mm, přípojky jednotlivých dolů mají průměr 150 - 200 mm. Doly Darkov 1 (v útlumu), Darkov 3 a ČSM Jih  jsou připojeny v podzemí. Potrubní řád dusíkovodu byl umístěn na jedné konzole společně s potrubím odvádějícím metan z dolů do hutí. Větev pro dopravu metanu byla pro zimní období opatřena tepelnou izolací pro zabránění kondenzace vlhkosti obsažené v metanu. Provoz CDH byl zahájen dne 1. března 1993.

    Celkový pokles těžby uhlí v České republice (-54 % v létech 1985-98) nesnížil celkovou roční spotřebu dusíku v hornictví České republiky. V průběhu uzavírání dolů byly postupně zrušeny některé odpařovací stanice kapalného dusíku (např. Důl Jan Žižka v Chomutově). Celková spotřeba plynného dusíku v hornictví České republiky v létech 1964 až 2005 dosáhla 842,87  mil. m3. Roční spotřeba dusíku se v létech 1998 - 2005 udržovala na úrovni cca 70 mil. m3 ročně. 

      V severočeském revíru byl používán především kapalný dusík. Spotřeba zde činila do konce roku 1994  5.84 mil m3 a byla využita z 63 % pro prevenci a 37 % pro represi. V roce 1998 zde bylo spotřebováno celkem 52 000 m3 plynného dusíku. Kladenský černouhelný revír (uzavřen 2002) rovněž využíval především kapalný dusík. Do roku 1994 zde dosáhla spotřeba dusíku 1.1 mil. m3 a byla využita z 60 % při prevenci a 30 % při represi v dolech a na skládkách uhlí. V posledních pěti létech existence Kladenského černouhelného revíru byl dusík v tomto revíru využíván jen okrajově.

     V OKR jsou dnes využívány  tři zdroje dusíku, jsou to molekulová síta, CDH a dnes již výjimečně kapalný dusík. Centrální dusíkové hospodářství v OKR pokrylo 85 % celkové spotřeby dusíku OKR v roce 1998 (13 % molekulová síta, 2 % kapalný dusík). Dusíkovod pracuje ve dvou základních režimech, režim preventivní a režim represivní. V prosinci 1997 byly v prostorách výrobny dusíku MG Odra Gas, s.r.o. uvedeny do provozu dvě jednotky polymerových membrán typu Generon (Messer) s výkonem 1 000 m3 h-1 na jednu jednotku. Preventivní režim CDH byl tak posílen a v současné době dodává  7 000 m3 h-1 plynného dusíku. Represivní režim poskytuje možnost inertizace objemovým průtokem 300 m3 min-1 plynného dusíku po dobu 10 hodin. Pro zabezpečení represivního režimu CDH  je nepřetržitě k dispozici zásoba 500 m3 kapalného dusíku v prostorách výrobce. Dusík je v OKR využíván především pro prevenci samovznícení v závalových prostorách stěnových porubů . Injektovaný objemový průtok plynného dusíku do závalů porubů je zpravidla 10–15 m3 min-1. Optimalizace objemového průtoku plynného dusíku preventivní inertizace byla řešena na Institutu bezpečnostního inženýrství  VŠB – Technické university v Ostravě a byla publikována v literatuře (Adamus, 1997). Celková roční spotřeba dusíku podle zdrojů a specifická spotřeba dusíku v OKR je uvedena na stránce "Vývoj inertizace". Specifická spotřeba dusíku, přepočtena na celkový roční objem odbytové těžby OKR, včetně dolů nevyužívající dusík, činila v roce 2005   5.66 m3 t-1.

      Odštěpné důlní závody jsou připojeny na CDH přípojkami, vybavenými monitorovacím zařízením. Odběrová množství jsou sledována a vyhodnocována pomocí japonské měřící aparatury vyrobené  firmou Yokogawa. Měřící aparatura vyhodnocuje objemový průtok dusíku na základě měření teploty, tlaku a průtokové rychlosti (podrobnosti o měření objemového průtoku dusíku v potrubí viz. stránka "Technické informace/N2 průtok). Pro operativní propojení připojovací větve dusíkovodu s ohroženým důlním dílem disponuje Revírní báňská stanice v Ostravě-Radvanicích pryžovými hadicemi Nitrogen, německé firmy Parsh, o délce 2 000 m a průměru 150 mm s limitním provozním tlakem 1.5 MPa. Dusík je v OKR využíván rovněž pro výrobu saponátové dusíkové pěny pro zapěňování závalových prostor stěnových porubů v rámci protizáparové prevence. K tomuto účelu jsou používány pěnogenerátory, typ PG-1, vyráběné v současné době výrobcem  a dodavatele Technovent, s.r.o. Ostrava (viz stránka "Technické informace/Výrobci/Technovent). Používaná technologie byla vyvinuta na VVUÚ v Ostravě-Radvanicích ve spolupráci s výzkumným ústavem NIIGD (Naučno issledovatelskij institut gornospasatelnovo děla) v Doněcku. V odůvodněných případech je v OKR využívána formaldehydo-močovinová izopěna pro utěsňování závalových prostor stěnových porubů (viz stránka "Technické informace/N2 pěna). Cílem je dosažení vyšší účinnosti inertizace závalu porubu plynným dusíkem. Izopěna je plněna do speciálních vaků, pomocí kterých jsou na zálomové hraně stěnových porubu utěsňovány úvodní a výdušné třídy směřující do závalového prostoru Pošta (1997), Adamus (2000).   

      VSB-Technická universita Ostrava (Institut hornického inženýrství a bezpečnosti) se zabývá optimalizaci preventivní inertizace závalů stěnových porubů Adamus (1997) s použitím výpočetního programu CFD (Computational Fluid Dynamic), FLUENT 5.3 Adamus (2000-2), viz stránka "CFD"

    Více podrobností k inertizaci dusíkem v dolech lze nalézt v literatuře Adamus(1995, 2000, 2002), Posta (1997). 

      

LITERATURA

Adamus,A., Hájek, L., Pošta, V. (1995), A Review of Experience on The Use of Nitrogen in Czech Coalmines.  Proceedings of the 7th US Mine Ventilation Symposium, Lexington, June 1995, pp237-241.

Adamus, A. - Vlček, J. (1997), The optimization of the nitrogen fluthing technology. In Proceedings of The 6th International Mine Ventilation Congress, Pittsburgh, USA, May 17-22, 1997.

Adamus, A. (2000), Experience on the Use Nitrogen and Foam Technology in the Czech Coal Mines. In. Proceedings of The First International Mine Environment and Ventilation Symposium. Indian School of Mines Dhambad 11-12 December 2000, India, ISBN 81-204-1458-6.

Adamus, A (2000-1), Experience of the Use of Nitrogen and Foam Technology in the Czech Coal Mines. Proceedings of the First International Mine Environment and Ventilation Symposium, Dhanbad, December 2000, appendix, n.68, pp1-4.

Adamus, A, at all (2000-2), The indication and prevention methods of an elimination of a spontaneous combustion risk II. VSB-TUO/CMA project n. 2435/99/III. VSB-TU Ostrava 2000.

Adamus, A.(2002) : Review of the use of nitrogen in mine fires. Instn Min. Metall. (Sect. A: Min. Technol.), 111, pp A89-A98/Proc. Australas. Inst. Min. Metall., 307, May–August 2002.© The Institute of Materials, Minerals and Mining 2002, ISSN 0371 -7844  

Hájek, L., (1969), Dvacet let po Doubravě. Záchranář, č. 2-10, 1969.

Pošta, V., Adamus, A. (1997),  Prevention and Suppression of the Coal Heating with Nitrogen and Foam Technology in the Ostrava-Karvina Coal Basin. Proceedings of the conference "90. anniversary of the Mines Rescue in Poland", Bytom 25 - 28. November 1997.

 

 

alois.adamus@vsb.cz ] Up ] Home ]