Pożary Egzogeniczne w Górnictwie: Charakterystyka i Przyczyny

Wprowadzenie do Zagrożeń Pożarowych w Kopalniach

W górnictwie, w szczególności w kopalniach węgla kamiennego, pożary podziemne są zagrożeniami, które występują najczęściej i niejednokrotnie wymagają prowadzenia długotrwałych akcji ratowniczych. Wiąże się to przede wszystkim ze specyfiką podziemnych wyrobisk górniczych; ich ograniczona pojemność sprawia, że może dojść do szybkiego przekroczenia dopuszczalnej granicy koncentracji gazów szkodliwych dla zdrowia. Może to również powodować groźne w danym momencie i sytuacji zmiany kierunków przepływu powietrza, ale też zmniejsza swobodę poruszania się ludzi, szczególnie gdy panuje zadymienie.

Akcje przeciwpożarowe, jakie są podejmowane w wyniku pożarów, wywołują konieczność częściowego wstrzymania robót górniczych w części kopalni (przy gaszeniu aktywnym), a także konieczność tamowania wyrobisk celem ich izolacji, co często prowadzi do pozostawienia znacznego majątku trwałego oraz zasobów węgla (przy gaszeniu pasywnym). Niezależnie od tego, czy do pożaru doszło wskutek samozapłonu węgla, czy też np. zaprószenia ognia, pożar w kopalni, bez względu na to, co go wywołało, jest jednym z największych zagrożeń w funkcjonowaniu zakładu górniczego i dla ludzi w nim pracujących.

Definicja Pożaru Podziemnego

W przepisach prawnych przez pożar podziemny rozumie się wystąpienie w wyrobisku podziemnym otwartego ognia, żarzącej lub palącej się płomieniem otwartym substancji, a także stwierdzenie w powietrzu kopalnianym dymów lub ilości tlenku węgla w rejonowym prądzie powietrza większej niż 25dm³/min. Istotne jest, że palenie może przebiegać zarówno z pojawieniem się płomienia, jak i bez niego. Płomień występuje tylko wtedy, gdy podczas palenia wydzielają się palne pary lub gazy, dlatego definicja pożaru podziemnego nie ogranicza się jedynie do wystąpienia otwartego ognia.

Rodzaje Pożarów w Kopalniach

W każdym pożarze ważne są miejsce jego powstania, a także przyczyna. Wyróżnia się dwie główne kategorie pożarów podziemnych: pożary, które powstały z przyczyn zewnętrznych (tzw. pożary egzogeniczne) oraz samozapalenia (tzw. pożary endogeniczne).

Pożary Endogeniczne

Proces samozapalenia węgla, który jest przyczyną powstawania pożarów endogenicznych w kopalniach węgla kamiennego, to proces złożony. Jego przebieg zależy od składu chemicznego, skali oraz rodzaju zanieczyszczenia, stopnia rozdrobnienia węgla, poziomu wilgoci i popiołu. Pożary endogeniczne w kopalniach węgla są efektem utleniania się węgla, które zachodzi w sprzyjających warunkach. Węgiel utlenia się bowiem także w temperaturze powietrza kopalnianego. Jest to reakcja egzotermiczna, która w warunkach niewystarczającego chłodzenia doprowadza do wzrostu temperatury.

Szybkość utleniania znacząco wzrasta powyżej temperatury 60°C. Samozapłon następuje wówczas, kiedy temperatura nagrzewającego się węgla przekracza temperaturę zapłonu. Dla węgli kamiennych temperatura zapłonu wynosi około 350°C. Jeśli temperatura wciąż rośnie, węgiel odgazowuje się.

Pożary endogeniczne są skutkiem samozapalenia się węgla. Wywołane ono zostaje dzięki utlenianiu się tego surowca w warunkach, w których niemożliwe jest odprowadzenie ciepła utleniania. Proces utleniania się węgla może przebiegać niedostrzegalnie, objawiać się wydzielaniem gazów lub widocznym, otwartym ogniem - co zależy od rozdrobnienia surowca.

Wielkość powierzchni węgla stykającego się z powietrzem ma znaczenie dla szybkości utleniania. Na samozapalność węgla wpływa jego skład petrograficzny. Pokłady węgla zawierające duże ilości składników kruchych, takich jak np. fuzyt i klaryt, łatwo się kruszą, a w następstwie tego ulegają samozapaleniu. Na samozapalność węgla wpływa również zawartość wilgoci higroskopijnej (w miarę wzrostu jej zawartości wzrasta samozapalność) i węgla pierwiastkowego. Również zawartość popiołu w węglu ma wpływ na jego samozapalność. Popiół składa się głównie z niepalnych substancji mineralnych, takich jak tlenki, węglany i krzemionka, które pozostają po spaleniu węgla. Obecność większej ilości popiołu w węglu może wpływać na zmniejszenie samozapalności.

Pożary Egzogeniczne: Charakterystyka i Przyczyny

Pożary egzogeniczne, w swoim występowaniu i rozwoju, różnią się od endogenicznych. Zazwyczaj pojawiają się niespodziewanie, bez ujawnienia wyraźnych oznak ostrzegawczych. Rozwijają się gwałtownie, wydzielając duże ilości dymów, co stanowi kolejne zagrożenie dla pracujących ludzi. Pożary te powstają najczęściej wskutek wadliwej pracy maszyn i urządzeń, braku ładu oraz porządku, a przede wszystkim nieprzestrzegania w codziennej pracy górniczej przepisów bezpieczeństwa ogólnego i bezpieczeństwa pożarowego. W przypadku pożarów egzogenicznych czynnik ludzki ma znaczący wpływ, ponieważ to przede wszystkim ludzkie błędy, zarówno w zachowaniu pracowników, jak i w obsłudze niesprawnych maszyn, są ich główną przyczyną.

Główne Przyczyny Pożarów Egzogenicznych:

• Roboty spawania i cięcia metali: Nieprawidłowo przeprowadzane prace gorące mogą być źródłem iskier i zapłonu.
• Niewłaściwa instalacja i eksploatacja urządzeń maszynowych oraz elektrycznych: Szczególnie przenośników taśmowych, których tarcie o obudowę lub zalegający urobek może prowadzić do iskrzenia i zapłonu.
• Nieprawidłowe obchodzenie się z płynami łatwopalnymi: Wycieki olejów, smarów, paliw lub innych łatwopalnych substancji.
• Niewłaściwe wykonywanie robót strzelniczych: Niekontrolowane zapłony materiałów wybuchowych lub rozprzestrzenienie się ognia po strzelaniu.
• Wybuchy gazów i pyłów: Zapalenia i wybuchy metanu i pyłu węglowego powodują niejednokrotnie pożary o bardzo szerokim zasięgu i trudne do ugaszenia ze względu na zniszczenie i zagazowanie wyrobisk.
• Palenie tytoniu i używanie otwartego ognia: Pomimo kategorycznych zakazów, nadal stanowi potencjalne zagrożenie.
• Wyładowania atmosferyczne: Silne uderzenia piorunów mogą spowodować zapłon gazów wydzielających się z pokładów węgla lub metanu w kopalniach. Przepływ prądu elektrycznego przez instalacje i urządzenia elektryczne może również spowodować iskrzenie, które z kolei może wywołać pożar.
• Przegrzewanie maszyn i urządzeń: Nieprawidłowe użytkowanie, nieprawidłowe smarowanie lub awarie maszyn i urządzeń mogą prowadzić do ich przegrzania i wywołania pożaru.
• Działania ludzkie (niedbalstwo): Niedbalstwo, nieprawidłowe zachowanie lub nieprzestrzeganie procedur bezpieczeństwa przez pracowników.

Czynnik Ludzki i Przepisy Bezpieczeństwa

Z danych Wyższego Urzędu Górniczego (WUG) wynika, że w ostatniej dekadzie palenie papierosów na dole nie było stwierdzoną przyczyną pożaru. Nie oznacza to jednak, że nie ma osób bagatelizujących całkowity zakaz zjazdu z zapałkami, zapalniczkami itp. Zdarzały się sytuacje ujawniania niedopałków papierosów, a podczas prac komisji powypadkowych w kilku przypadkach nie można było wykluczyć, że środkiem zapalnym były papierosy.

Łamanie zakazu zjazdu z zapałkami, papierosami itp. jest ciężkim naruszeniem obowiązków pracowniczych, mogącym skutkować zwolnieniem dyscyplinarnym w trybie art. 52 Kodeksu pracy. Złamanie bezwzględnego zakazu używania na dole otwartego ognia z pewnością skutkuje dyscyplinarką, a w określonych sytuacjach nawet odpowiedzialnością karną. Za spowodowanie pożaru, zagrażającego życiu i zdrowiu ludzi oraz mieniu kopalni może grozić nawet 10 lat więzienia, a w przypadku działania nieumyślnego do 5 lat pozbawienia wolności.

Jolanta Talarczyk, rzecznik prasowy WUG, wyjaśnia: "Każdorazowo wśród branych pod uwagę potencjalnych przyczyn tragicznych zdarzeń w kopalniach jest błąd człowieka. Dotyczy to także pożarów, a bywało, że docierały do nadzoru górniczego informacje, że pożar mógł być spowodowany złamaniem bezwzględnego zakazu palenia tytoniu".

Awaryjność Maszyn i Statystyki

Na szczęście tych, którzy palą na dole, jest niewielu. Najczęstszą przyczyną pożarów egzogenicznych są wadliwie działające maszyny. Tarcie taśmy przenośnikowej o obudowę lub urobek leżący na spągu może dać iskrę i zapoczątkować pożar. Wbrew pozorom, najczęściej do takich zdarzeń dochodzi w kopalniach rudy miedzi. Z danych WUG wynika, że od 2006 do 2015 r. w kopalniach węgla kamiennego paliło się egzogenicznie 27 razy, a w kopalniach rud miedzi - 29. W tym okresie pożary wywołane błędami człowieka lub zawodnością maszyn stanowiły 53,7 proc. ogólnej liczby pożarów zaistniałych w podziemnych zakładach górniczych.

Statystyki WUG pokazują, że w latach 2006-2015 w kopalniach węgla kamiennego pożary były przyczyną 27 wypadków ciężkich i lekkich.

Poprawa Profilaktyki Przeciwpożarowej

Andrzej Respondek z Departamentu Górnictwa Podziemnego i Odkrywkowego Wyższego Urzędu Górniczego w Katowicach podkreśla, że na przestrzeni lat profilaktyka przeciwpożarowa znacznie się rozwinęła. Po wojnie, do 1960 r., dochodziło rocznie nawet do 600 pożarów, wśród których były i takie, w których ginęło kilkudziesięciu górników. Wówczas brakowało sprzętu do monitorowania zagrożeń, a wydobycie liczyło się bardziej od bezpieczeństwa. Powszechnie stosowano otwarty ogień, np. w lampach, spawano bez odpowiednich zabezpieczeń. Dziś trudno sobie wyobrazić, że coś takiego było kiedyś normalnością.

Na początku lat 60. liczba pożarów zmniejszyła się o połowę - do 300 rocznie. W latach 70. zdarzało się ich około 30. W ostatniej dekadzie notowano rocznie od 3 do 11 pożarów. W roku analizowanym w źródle danych, było ich siedem, w tym pięć w kopalniach węgla kamiennego. Przykładowo, w odkrywce węgla brunatnego w Koninie zapalił się przenośnik ciągu węglowego "na skutek zatarcia łożyska dolnego krążnikaˮ, a w wielickiej kopalni soli - agregat sprężarkowy, eksploatowany niezgodnie z wymaganiami.

Z pięciu pożarów w kopalniach węgla kamiennego, cztery były endogeniczne. Przeciwdziałać pożarom endogenicznym można m.in. poprzez monitoring. Natomiast w przypadku pożarów o charakterze egzogenicznym, człowiek ma więcej do powiedzenia, ponieważ to przede wszystkim ludzkie błędy, czy to w zachowaniu pracowników, czy też w obsłudze niesprawnych maszyn, są ich przyczyną.

Wybrane Przykłady Pożarów Egzogenicznych

Poniżej przedstawiono kilka przykładów pożarów, które miały miejsce w różnych kopalniach, z wyróżnieniem tych o charakterze egzogenicznym:

• Kopalnia węgla kamiennego w Soma, Turcja (2014): Wyładowanie atmosferyczne spowodowało zapłon metanu, co doprowadziło do eksplozji i pożaru, w którym zginęło 301 górników. Jest to przykład pożaru egzogenicznego wywołanego przez zjawiska naturalne.
• Kopalnia rudy żelaza w Pilbara, Australia (2018): Wyciek oleju hydraulicznego spowodował pożar, który szybko się rozprzestrzenił, powodując znaczne straty materialne. To również pożar egzogeniczny, wynikający z wycieku łatwopalnej substancji.
• Kopalnia złota w Mponeng, RPA (2012): Przegrzanie przenośnika taśmowego spowodowało zapłon gumowej taśmy, co doprowadziło do rozprzestrzenienia się pożaru w całej kopalni. Przykład egzogenicznego pożaru spowodowanego awarią maszyny.
• Kopalnia węgla kamiennego w Upper Big Branch, USA (2010): Zaniedbania w zakresie przestrzegania procedur bezpieczeństwa spowodowały zapłon metanu i pyłu węglowego, co doprowadziło do eksplozji i śmierci 29 górników. Jest to pożar egzogeniczny, wywołany przez działania ludzkie.
• KGHM Polska Miedź S.A. (miejsce parkingowe, 2008): W nieczynnym zbiorniku urobkowym powstał pożar odpadów palnych spowodowany zaprószeniem ognia. Był to pożar egzogeniczny.
• KGHM Polska Miedź S.A. (sprężarka śrubowa, 2008): Na skutek zatarcia sprężarki śrubowej powstał pożar egzogeniczny, aktywnie ugaszony gaśnicami proszkowymi.
• PGNiG S.A. (urządzenie ADPM): W wyniku awarii urządzenia ADPM służącego do podgrzewania płynów doszło do pożaru, którego przyczyną było rozszczelnienie się wężownicy podgrzewacza. To pożar egzogeniczny.
• Kopalnia (przenośnik Gwarek B-1000): W wyniku przewinięcia się taśmy w rejonie napędu przenośnika i tarcia taśmy o konstrukcję, powstały lekkie dymy z żarzącego się węgla. Jest to przykład pożaru egzogenicznego spowodowanego awarią maszyny.
• Polskie Górnictwo Naftowe i Gazownictwo S.A. (odwiert, 2008): W trakcie prac demontażowych zasuwy roboczej po rozszczelnieniu połączenia kołnierzowego zasuw i wypływu gazu, nastąpił natychmiastowy zapłon wypływającego gazu. Był to pożar egzogeniczny.
• KGHM Polska Miedź S.A. (spycharka gąsienicowa, 2008): W komorze przeglądowo-naprawczej zaistniał pożar egzogeniczny spycharki gąsienicowej typu TD18NPH1.
• Kopalnia (stacja transformatorowa, 2008): Zapaleniu uległa stacja transformatorowa typu IT3Sc 630/6/1. Jest to pożar egzogeniczny, związany z awarią instalacji elektrycznej.
• KGHM Polska Miedź S.A. (ładowarka LKP 0901): Pożar ładowarki typu LKP 0901 w komorze k-2/pas p-39 blok DIE. Jest to pożar egzogeniczny, wynikający z awarii maszyny.

tags: #pozar #egzogeniczny #to #pozar