Pracenje kakvoce zraka u radnim prostorijama: Tunel "Sleme" i "Veliki Glozac"

8/18/2019 Pracenje kakvoce zraka u radnim prostorijama: Tunel "Sleme" i "Veliki Glozac"

1/12

SVEUČILIŠTE U ZAGREBU

RUDARSKO – GEOLOŠKO – NAFTNI FAKULTET

Diplomski studij rudarstva

PRAĆENJE KAKVOĆE ZRAKA U RADNIM PROSTORIMA:

TUNEL „SLEME“

TUNEL „VELIKI GLOŢAC“

seminarski rad

Mihovil Franić

R104

Zagreb, 2015.


2/12


3/12

2

POPIS TABLICA

Tablica 1. Uporabljena eksplozivna sredstva, „Sleme“............................................................6

Tablica 2. Građevinska i rudarska mehanizacija, „Sleme“.......................................................6

Tablica 3. Osnovni tehnički podatci ventilatora i opis ventilacijske opreme. „Sleme“............6

Tablica 4. Građevinska i rudarska mehanizacija, „Veliki Gložac............................................7

Tablica 5. Osnovni teh. podatci ventilatora i opis ventilacijske opreme „Veliki Gložac“.......7

Tablica 6. MKD i KDK koncetracije štetnih i opasnih plinova................................................7

Tablica 7. Vremenski intervali tunela „Sleme“ tijekom rada unutar kojih je koncentracijaštetnih i opasnih plinova bila iznad MDK ......................................................................8

Tablica 8. Vremenski intervali tunela „Veliki Gložac“ tijekom rada unutar kojih jekoncentracija štetnih i opasnih plinova bila iznad MDK................................................8

Tablica 9. Brzine strujanja zraka v i količine zraka Q tunela „Sleme“.....................................9

Tablica 10. Brzine strujanja zraka v i količine zraka Q tunela „Veliki Gložac“ .....................9


4/12

3

1. UVOD

Vjetrenje rudnika od velike je važnosti zbog zdravlja i sigurnosti radnika. U podzemlju gdje se izvode rudarski radovi atmosefera je potencijalno opasna u slučaju daradovi ne teku kontrolirano, tj. kad prašina, aerosoli, dizelske pare i plinovi zaostali nakon

miniranja prelaze najniže dopušteni razinu. Nedostatak kisika također se smatra štetnimfaktorom do kojeg može doći prilikom oksidacije sulfida u određenim uvijetima, slabog ilinikakvog vjetrenja prilikom rada dizel motora, te loše ventilacije blizu područja „stajaće“vode. Iznimno je bitno održavati temperaturu zraka, vlažnost i brzinu protoka na radilištimada se nebi narušilo zdravlje radnika izlažuči ih ekstremnim temperaturama i vlazi. Također,iznimno je bitno održavat sigurnost radilišta od podzemnih požara i neplaniranih eksplozija,stoga su pravilan dizajn, raspored i održavanje ventilacije podzemnih prostorija od velikevažnosti. Modreni rudnici sadrže ventilacijske sisteme napravljeen da održavaju visokestandarde za očuvanje zdr avlja i sigurnosti zaposlenika.

2. PLINOVI

2.1. Kisik

Najrasprostranjeniji je element na Zemlji, a ima ga koliko ukupno svih ostalih

elemenata. Nalazi se u vodi i većini stijena koje tvore zemaljsku koru, a elementaran se nalaziu atmosferskom zraku, gdje ga ima oko 21%. Život na Zemlji rezultat je evolucije osnovanena sunčanoj energiji i prisutnosti elementarnog kisika i dvaju njegovih spojeva: vode i ugljik-

dioksida. Postoje dvije alotropske modifikacije elementarnog kisika: obični kisik (O2) i ozon(O3). Obični kisik je plin bez boje, okusa i mirisa, nešto topljiv u vodi, pod normalnim tlakom

pretvara se u tekućinu kod -182,96°C, a u čvrstu tvar pri -218,4°C. Kisik se izravno spaja sasvim drugim elementima, osim plemenitih plinova. Sa nekima je reakcija tako burna da se

reakcijska masa od razvijene topline užari (gorenje), a s drugima sporo i pri visokojtemperaturi (izrazito endotermne reakcije). Spajanje s kisikom zove se općenito oksidacija. To

je za život i tehniku najvažnija reakcija: disanje je oksidacija atmosferskim kisikom, isto takohrđanje željeza i korozija drugih metala; izgaranje pogodne organske materije (goriva)atmosferskim kisikom u našoj je civilizaciji dosada bio najvažniji izvor svjetla, topline i

mehaničke energije.

2.2 Ugljik-monoksid

CO je otrovan plin, bez boje i mirisa, slabotopljiv u vodi, ne podržava gorenje, a samizgara plavičastim plamenom pri čemu nastaje CO2. Gustoće je 1,255 kg/m

3, molarne mase

28,010 g/mol, te je najeksplozivniji kod 30% vol. u zraku uz prisustvo kisika od 21% vol. Pri

normalnim uvjetima temperature i pritiska lakši je od zraka. U najvećoj količini nastaje u procesima nepotpunog izgaranja ugljika i/ili njegovih spojeva (npr. benzina, ugljena), pri

nedovoljnoj količini kisika:

2C + O2 2CO + 122 673 kJ


5/12

4

CO je vrlo otrovan, jer pri udisanju reagira s hemoglobinom (Hb) u krvi, na taj načinda lako istiskuje i nadomješta kisik vezan za hemoglobin stvarajući karboksihemoglobin, pričemu hemoglobin gubi sposobnost prenošenja kisika:

HbO2 + CO HbCO + O2

Ako se CO veže s 30% Hb u krvi nastaje trovanje, a smrt nastaje ako taj postotakdostigne 60-80%. Nastupa lagano gušenje, pri čemu se zatrovana osoba ne može kretati jerosjeća nemoć, a smrt nastaje paralizom centara i organa za disanje. Industrijska MDK iznosi0,005% (volumenska).

2.3. Ugljik-dioksid

CO2 je plin bez boje i mirisa (pri nižim konc., a pri višim ima oštar i kiselkast miris),vrlo topljiv u vodi, nije otrovan i pri manjim koncentracijama u zraku nema direktni utjecaj na

ljudsko zdravlje (pri koncencentracijama >5% izaziva gušenje). Stoga još uvijek nijeobuhvaćen u većini propisa za granične vrijednosti kvalitete atmosferskog zraka u naseljima(MDK za CO2 u radnim prostorijama je 0,5%). Gustoće je 1,98 kg/m3 i molarne mase 44.010g/mol, a kod standardnog tlaka i temperature u Zemljinoj atmosferi se nalazi u koncentraciji

od 0,039 %. Veće je gustoće od zraka pa se zadržava u donjim dijelovima prostorija.

2.4.Dušikovi oksidi

Dušikovi oksidi: NO, NO2, N2O – dušik suboksid, N2O4 – dušik peroksid, N2O3 – dušik trioksid i N2O5 – dušik pentoksid. Svi su vrlo otrovni osim N2O. U pogledu onečišćenjaatmosferskog zraka najznačajniji su NO i NO2. N2O (tzv. "smijajući" plin) je inertan pri normalnim temperaturama, nastaje u znatnim količinama iz prirodnih izvora (uglavnom

bakterijskom aktivnošću tla). Njegova gustoća je 2,63 kg/m3, a molarna masa 46.005 g/mol.U podzemnom radu znatni izvor ovog plina je miniranje, a nakon njega rad motora s

unutrašnjim sagorijevanjem. Pri većim količinama dušikovog dioksida može doći dorespiratornih smetnji i alergijskih reakcija. Prvi simptomi javljaju se nekoliko sati nakon

udisanja. MDK je 3 ppm-a, a KDK 5 ppm-a. NO nastaje prilikom izgaranja prema reakciji:

N2 + O2 2NO

slabo je topljiv u vodi, lako se spaja s kisikom i zato u atmosferi brzo prlelazi u NO 2 prema

reakciji:

2NO + O2 2NO2

Njegova gustoća je 2,63 kg/m3, a molarna masa 46.005 g/mol. Vrlo je toksičan pri udisanju iu reakciji s vodom stvara dušičnu kiselinu.


6/12

5

2.5. Aerosoli

Aerosoli su koloidno raspršene čvrste ili tekuće čestice u plinu. Razlokijemo tri tipa: uobliku magle, dima, te anorganske i organske prašine. Postoje mnogobrojni izvori prašine, atime i mnoge vrste čestica prašine koje mogu biti više ili manje štetne, ili pak bezopasne.

3. PRAČENJE KVALITETE I KOLIČINE ZRAKA U TUNELIMA

Za vrijeme izgradnje cijevi tunela, u cilju tehničkih uvijeta za izradu tunela izvode semjerenja koncentracije kisika i plinovitih onečišćujućih tvari, ventilacijskih parametara dužventilacijskih cijevi, količina zraka te mjerenja mikroklimatskih i fizikalnih parametara utunelskim cijevima. Mjerenja se izvode nakon svakog miniranja te tijekom utovara i

transporta minirane stjenske mase sa čela radilišta.

Prilikom izrade ventilacijskih parametara kakvoće zraka i mikroklimatskih uvijeta u radnom pr ostoru radilišta tunela „Sleme“ mjerio se isključivo radni prostor desne tuneslke cijevi(istok). Za tu vrstu ispitivanja odabrano je 12 točaka opažanja. Jedna za mjerenje plinovitihonečišćijućih tvari CO2, NO2, CO, NO, CH4, SO2, C2H4O i koncentracije kisika, sedam zaispitivanje ventilacijskih parametara duž ventilacijske cijevi i preostalih četiri za mjerenjemikroklimatskih i fizikalnih parametara tunelske atmosfere.

4. METODE ISPITIVANJA

Mjerenje koncentracije CO2, NO2, CO, NO, CH4, SO2, C2H4O i koncentracije kisika

izvedeno je elektroničkim aparatima – aktivnim načinom uzorkovanja. Za kontinuiranomjerenje korišteni su aparati Multiwarn II. Prilikom snimanja mikroklimatskih parametaramjerena je temperatura, relativna vlažnost i atmosferski tlak zraka instrumentom termo-hygro-

barometar – Airflow THB4130D. Mjerenje ventilacijskih parametara izvedena su AirflowPitot-Prandlt cijevima s priključkom na manometar AIRFLOW digital manometar DM2L idigitalnim krilnim anemometrom DA4000.


7/12

6

5. UVJETI POD KOJIMA SU IZVEDENA ISPITIVANJA

5.1. „Sleme“

Ispitivanja su izvedena tijekom održavanja redovnog ranog procesa na radilištu

(ciklusi – bušenje i miniranje, utovar i transport). Mjerenje plinovitih tvari izvedeno je06.03.2007. od 12:47h do 15:22h.

Tablica 1. navodi upotrijebljena eksplozivna sredstva.

Tablica 1: Uporabljena eksplozivna sredstva, „Sleme“

Br. Eksplozivna tvar Utrošeno (kg) Utrošeno (kom) 1. GOMA 2 ECO θ40 157,52. DANUBIT 2 θ38 45,53. Neel. det. LP 116

4. Neel. kon. Primadet 17 ms 305. Elektr. det MSED 1

Tablica 2 navodi građevinsku i rudarsku mehanizaciju koja je u primjeni na radilištu i zadire u promatrani prostor.

Tablica 2: Građevinska i rudarska mehanizacija, „Sleme“

Br Vrsta/Tip Snaga (kW) Napomena

1. Utovarač/CAT 966G 192

2. Kamion/MAN 277,4 3 kom.

Tablica 3: Osnovni tehnički podatci ventilatora i opis ventilacijske opreme. „Sleme“

Br. Ventilator Snaga (kW) Napomena

1. EKOVENT 90 Prema zaprimljnojdokumentacijiizvođača ventilatordaje 40-45 m3/s zraka pri 1800 Pa


8/12

7

5.2. „Veliki Gloţac“

Ispitivanja su izvedena tijekom ugradnje mlaznog betona u desnoj tunelskoj cijevi

istok. Mjerenje plinovitih tvari izvedeno je 29.11.2005. od 10:34:27h do 13:06:50h.

Tablica 4: Građevinska i rudarska mehanizacija, „Veliki Gložac“

Br Vrsta/Tip Snaga (kW) Napomena

1. Pumpa za mlazni beton CIFA 120

2. Mješalica za mlazni beton IVECO 259

Tablica 5: Osnovni tehnički podatci ventilatora i opis ventilacijske opreme, „Veliki Gložac“

Br. Ventilator Snaga (kW) Napomena

1. KORFMAN 90 aksijalni ventilatora spotisnim djelovanjem.

tip GAL 14-900/900,broj okretaja 1485o/min., cosϕ 0,85

6. MJERENJE KONCENTRACIJE ŠTETNIH PLINOVA

U tablici 6 navedene su maksimalno (MKD) i kratkotrajno (KDK) dopuštenekoncetracije očekivanih štetnih plinova u atmosferi radnih prostorija i prostora.

Tablica 6: MKD i KDK koncetr acije štetnih i opasnih plinova

Plin MDK (ppm) KDK (ppm)

CO 30 400

CO2 5000 30000

NO 25 30

NO2 3 6

CH4 - -

SO2 2 5

C2H4O 10 2

6.1. „Sleme“

Tablica 7. navodi vremenske intervale tunela „Sleme“ nakon miniranja unutar kojihkoncentracije štetnih plinova premašuju MDK. Općenito koncentracije štetnih plinova sezadržavaju dulje u radnom prostoru tunela udaljavanjem čela tunela od ulaznog portala.Koncentracija CO2 nakon miniranja niti u jednom mjerenju nije premašila MDK, dokkoncentracije CO, NO2 i NO jesu. Koncentracija CO bila je iznad MDK u trajanju od 22

minute i 30 sekundi što iznosi 10,8% vremena. Koncentracija NO2 se zadržavala iznad MDK23 minute i 30 sekundi, što iznosi 11,3%, dok se koncentr acija NO zadržavala iznad MDK 4

minute i 30 sekundi, što iznosi 2,1% ukupnog vremena . Koncentracija C2H4O zadržava seiznad MDK 139 minute, što iznosi 88,3% ukupnom vremena sa zabrinjavajučom


9/12

8

maksimalnom koncentracijeom od 50 ppm. Terensko mjerenje ukazuje na to da je

ventilacijski sustav nije učinkovit s obzirom da se C2H4O zadržava 139 minute, te prelaziMDK u gotovo 90% vremena.

Tablica 7: Vremenski intervali tunela „Sleme“ tijekom rada unutar kojih je koncentracija

štetnih i opasnih plinova bila iznad MDK

Plin MDK Maksimalnaizmjerena

koncentracija (ppm)

Vrijeme

početka Vrijeme

završetka Trajanje

(min)

CO 30 130,37 13:05:00 13:27:30 22,5

CO2 5000 0,19 - - -

NO 25 32,78 13:06:30 13:11:00 4,5

NO2 3 20,00 13:04:00 13:56:30 53

CH4 - - - - -

SO2 - - - - -

C2H4O 10 50 13:04:30 15:23:00 139,5

6.2. „Veliki Gloţac“

Tablica 8. navodi vremenske intervale tunela „Veliki Gložac“ tijekom ciklusaugradnje mlaznog betona u radnom prostoru čela unutar kojih koncentracije štetnih plinova

premašuju MDK. Koncentracije CO2, CO, NO2, NO iC2H4O tijekom ugradnje mlaznog betona niti u jednom mjerenju nisu premašili MDK. Terensko mjerenje ukazuje na to da jeventilacijski sustav učinkovit s obzirom na to da niti jedan plin ne prelazi MDK.

Tablica 8: Vremenski intervali tunela „Veliki Gložac“ tijekom rada unutar kojih jekoncentracija štetnih i opasnih plinova bila iznad MDK

Plin MDK Maksimalnaizmjerena

koncentracija (ppm)

Vrijeme

početka Vrijeme

završetka Trajanje

(min)

CO 30 3,93 - - -

CO2 5000 0,04 - - -

NO 25 2,87 - - -

NO2 3 0,31 - - -

CH4 - - - - -

SO2 - 0,00 - - -C2H4O 0,5 5,39 10:34:40 10:45:40 142,5

11:12:40 13:02:50 59,1

7. MJERENJE PROTOKA ZRAKA


10/12

9

Tablice 9. i 10. navode brzinu strujanja, pr otok izraka i veličinu poprečnih presijekaventilacijskih cijevi tunela „Sleme“ i „Veliki Gložac“. Iz tablica je vidljivo da se brzinastrujanja i količina zraka pada sa udaljenošću, dok površina profila ostaje ostaje ista. Količinazraka Q računa se prema formuli:

gdje su v brzina strujanja i A površina profila. Uzrok ovakovih mjernih rezultata jest mogućaturbulencija koja nastaje kao posljedica montaže ventilacijskih cijevi izvan pravca. Prematome, za uspješno savladavanje predviđenih zadaća tijekom iskopa biti će neophodno povećatidobavu ventilatora ili smanjiti gubitke uzduž ventilacijkih cijevi njenom ispravnommontažom.

Tablica 9: Brzine strujanja zraka v i količine zraka Q tunela „Sleme“

Mjerna točka Brzina strujanja v (m/s) Količina zraka Q (m3

/s) Površina profila m2

MO-1 11,44 17,31 1,54

MO-2 4,20 10,70 2,54

MO-3 7,52 19,14 2,54

MO-4 4,41 11,22 2,54

MO-5 8,41 21,40 2,54

MO-6 11,43 29,10 2,54

MO-7 11,74 29,88 2,54

Tablica 10: Brzine strujanja zraka v i količine zraka Q tunela „Veliki Gložac“

Mjerna točka Brzina strujanja v (m/s) Količina zraka Q (m3/s) Površina profila m2

MO-1 0,38 28,59 75,23

MO-3 0,39 29,34 75,23

MO-4 2,2 26,95 12,25

MO-6 23,9 45,23 1,77


11/12

10

8. ZAKLJUČAK

Velika razlika vidljiva je u uvjetima pod kojima su izvedena ispitivanja. U tunelu Sleme

korištene su eksplozivne tvari, te se za daljni transport odminiranog materijala koriste seutovarač i kamion što pridonosi znatnom povečanju količine štetnih plinova. Poznato je da je

NO2 produkt izgaranja pogonskih goriva u motorima sa unutrašnjim sagorijevanjem, pa jenjegova prisutnost posljedica preranog nastupanja ciklusa utovara i transporta nakon

miniranja čela. Na radovima tunela Veliki Gložac od građevinske i rudarske mehanizacije prisutni su samo pumpa i mješalica za mlazni beton, te je količina štetnih plinova dalekomanja od tunela Sleme. Također, unutar tunela Veliki Gložac uočena je prirodna depresijakoja omogućuje dopremu dovoljnih količina zraka koje su razblažile koncentraciju štetnih iopasnih plinova stvorenih radom dizel mehanizacije ispod MDK vrijednosti. Količina O2 uoba slučaja ne pada ispod minimalne dopuštene vrijednosti od 19%, međutim u tunelu Sleme količina C2H4O prelazi MDK, te se zadržava u velikoj količini. Stoga je u daljnjem radu

potrebno češće mjerenje navedenih plinova koji spadaju u vrlo otrovne plinove i modifikacijavremenskog plana nastupa pojedinih ciklusa.


12/12

11

9. LITERATURA

1. Vrkljan, D. Janković, B. Izvješće o ispitivanju ventilacijskih parametara, kakvoće zraka imikroklimatskih uvjeta u radnom prostoru radilišta tunela „Sleme“. 06.03.2007.

2. Vrkljan, D. Janković, B. Izvješće o ispitivanju kakvoće zraka i mikroklimatskih uvjeta uradnom prostoru radilišta tunela „Veliki Gložac“ - istok. 29.11.2005.

Documents

Pracenje kakvoce zraka u radnim prostorijama: Tunel "Sleme" i "Veliki Glozac"