Sújtólég

A Wikipédiából, a szabad enciklopédiából

A sújtólég (régies elnevezése: viheder, bányalég) a metán (CH4) és levegő robbanóképes elegye (keveréke) a mélyműveléses bányászatban. Mivel színtelen és szagtalan, a legfőbb bányaveszélyt jelenti elsősorban a feketeszenet termelő bányákban, de előfordul barnaszén, lignit termelése során és nem ritkán érc- és sóbányákban is.

A sújtólég keletkezése[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A sújtólég keletkezéséhez metán megjelenése szükséges. A metán a szénülési folyamat során jön létre, már a kezdeti időszakban is, a tőzegek keletkezésekor (mocsárgáz). A metán a leggyakrabban feketeszén előfordulásokban a széntelepekben, és a palás mellékkőzetekben a pórustérfogatot tölti ki, mely elérheti a 25%-os hézagtényező mértéket. A fiatalabb földtani korokban keletkezett barnakőszenekben és lignittelepekben ha kisebb mértékben is, de megjelenik a metán. Azokban a bányákban, ahol a hasznosítható nyersanyag kísérő kőzetében széntartalom van, mint ahogy egyes hazai bauxittelepek fedőkőzetében, felszabadulhat metán. Az ércbányászatban ismert jelenség a szénhidrogének migrációja közbeni feldúsulás bizonyos földtani szerkezetekben (kőolaj- és földgázcsapdák), de az olajpala-bányászatban különösen gyakori. Gyakori a metán megjelenése a sóbányákban, a felboltozódásos (sódómok) szerkezetekben. Sújtólégnek azt a metán-levegő keveréket (elegyet) nevezik, melyben a metántartalom 4-15 térfogatszázalék, mert az robbanóképes. 4% alatt és 15% felett a metán ég. A sújtólég robbanóképessége 9,5% metántartalomnál a legerőteljesebb, az ilyen keverék berobbanása okozza a legnagyobb romboló hatást, és ekkor legmagasabb a lánghőmérséklet (1875 °C).

A metán bejutása a bányatérségekbe[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A bányászat során a bányaterekbe a metán az alábbi fizikai folyamatok során juthat be majd keveredik a levegővel:

Beszivárgás[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A megnyitott bányaterekbe a szénből és mellékkőzetekből a metán folyamatosan szivárog be, amikor az eredeti kőzetfeszültség csökken. A már letermelt területeken visszamaradt szénből (pillérek, fejtési veszteségek) fejlődve, a szén és a „nyitva tartott” üregek köbtartalmával arányosan nő a beáramlás. A leművelésre nem alkalmas (pl. vékony) telepekből, a kísérő mellékkőzetekből melyek tartalmazhatnak kisebb szénmennyiséget, - a beáramlás ugyancsak folyamatosan történik. A kőzetek belső nyomásának csökkenésekor a nyomáscsökkenési pontokon repedezettség keletkezik, melyen át a gáz egyenletes beáramlása szintén fönnállhat. A légköri nyomás csökkenésekor viszont a felhagyott fejtési üregekből, sőt a telepekből is megnövekedik a metánbeáramlás, amit a nyomáskülönbség okoz és a különbség növekedése a beáramlási mennyiséget is növeli.

Sújtólég kifúvás[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Ebben az esetben a metán nagyobb repedések mentén, természetes vetődések vagy más kőzetelmozdulások helyén folyamatosan és nagyobb mennyiségben, hangjelenség közben áramlik be a bányatérbe. A kifúvás bányabeli fúrások készítésénél is előfordulhat. A felgyülemlett metán folyamatosan ürül le és keveredik a levegővel. Ez a jelenség a gázcsapdák megközelítésekor fokozottan fönnállhat. A gázbeáramlás erőteljes, de még a kőzetet nem bontja meg, majd idővel szivárgássá „csendesül”.

Sújtólég-kitörés[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A metán beáramlása ebben az esetben robbanásszerűen következik be és nagy mennyiségben. A „metán-kitörés” elnevezés pontosabb lenne, de a gyakorlatban a ,,sújtólég-kitörés" a jelenség meghonosodott elnevezése. Jellemzője, hogy a bányatérségbe hatoló gáz szenet és meddőkőzetet sodor magával, jelentős erőhatások kíséretében. Ha nem is jár a sújtólég berobbanásával, a hirtelen bekövetkező oxigéncsökkenés, a beáramló szénpor valamint az erőhatások baleseteket okozhatnak. A nagy sebességű beáramlás deszorpció jellemzően olyan nagy erőhatásokkal jár, hogy biztosító szerkezeteket (ácsolatokat), gépeket, berendezéseket sodor el a kitörő kőzet. A kitörés a teljes bányát elöntheti metánnal. A sújtólég-kitörések a nagy gáztartalmú széntelepekre jellemzőek, melyeket a legtöbb esetben már a kutatási fázisban gázkitörésveszélyes-nek minősítenek.

A sújtólégrobbanás folyamata[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A sújtóléget a közhiedelemmel ellentétben nem minden típusú szikrajelenség robbant be. Így pl. a „hideg szikra" sem, melynek a hőmérséklete nem éri el a metán belobbanásához szükséges 650 °C-ot, illetve ha a szikrajelenség időtartama olyan rövid hogy nem keletkezik a berobbanáshoz szükséges hőmennyiség, - nem okoz berobbanást. A magnézium- és alumíniumötvözetek szikrája viszont beindíthatja a robbanást. A sújtólég berobbanása, azaz a metán meggyulladása leggyakrabban bányatűz, villamos szikra vagy ív, robbantási munkák és nyílt láng véletlen (pl: lámpa meghibásodása) vagy akaratlagos alkalmazása (pl: hegesztés) miatt következhet be. A berobbanáskor a szűk bányatérségben lökéshullám indul el mely a haladása során deformációkat eredményez, esetenként omlásokhoz vezet. A jelen lévő embereknél a robbanási nyomás és égés külső és belső szerveket károsít, a fellépő oxigénhiány pedig fulladást, a keletkező gáz(ok) mérgezést okozhatnak. A ritka túlélők rohanó-robajló lángfüggönyről számoltak be. A szénporképződésre hajlamos bányákban a lökéshullám a port felkavarja és másodlagosan gyakran szénpor-robbanás következik be. A robbanás romboló erejét a vágatokban lévő akadályok és vágat-iránytörések, ívek fokozzák. Ráadásul a robbanást követő hirtelen hőmérséklet-csökkenés egy ellentétes irányú, szívó hatású lökéshullámot indít el ami további károsodásokat okozhat.

A sújtólég mennyiségének meghatározása[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A korai bányászatban felismerték, hogy munkaszüneti időszak alatt a bányatérségekben a metán az üregek (fejtések, vágatok) felső részében, a főtében feldúsul, mivel az a levegőnél könnyebb. Az itt felgyülemlett gázt jobb híján igyekeztek fáklyákkal felgyújtani, ami rendkívül veszélyes munka volt. Kezdetben elítélt rabokkal, úgynevezett „vezeklőkkel” végeztették el a begyújtást, akik vizes ruhába vagy bőrökbe burkolózva, hason csúszva végezték el ezt a munkát. Ha nem volt vezeklő elítélt, a bányászok sorshúzás alapján döntöttek a begyújtást végző személyéről. Később a munkahelyek közelében a főtében elhelyezett olajlámpákkal a beáramló metánt folyamatosan elemésztették és az emiatt nem tudott felgyülemleni.

A Davy-lámpa[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Az első biztonsági bányalámpát, amely a metánt nem gyújtotta be, Humphry Davy angol kémikus alkotta meg 1816-ban. Ezt mások továbbfejlesztették a világítóképesség növelése céljából, mert gyakorlati alkalmazásban a biztonsági lámpa fényereje kevésnek bizonyult és a bányászok emiatt eleinte szívesebben alkalmazták a nagyobb fényt adó olajmécseket. Az alkalmazás során kiderült, hogy a lámpa a világításon kívül a bányalevegő metántartalmának mérésére is alkalmas, ugyanis a drótkosáron belül égő láng magassága a metántartalom növekedésével nőtt. A kezdetben olajjal működő lámpát a német Wolf benzin felhasználásúra módosította, és a lángot egy stabil üveghengerrel vette körül. A bányászok nehezen szoktak hozzá az alkalmazáshoz, csak amikor a laboratóriumi kísérletekkel is bizonyították a lámpa mérési képességét, tudatosult alkalmazóiban annak hasznossága. Mindezek mellett a hanyag bánásmód miatt a lámpa mégis sokszor okozott sújtólégrobbanást. A Davy-lámpa többszöri módosításokkal ugyan, de az 1980-as évekig rendszeresítve volt a magyar bányászatban is. Mérési határa az 1,0 és 4,5% közötti metántartalom, a mérés pontossága pedig 0,5%.

Metán-interferométer[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A műszer a metánkoncentrációt a levegő és metán optikai törésmutatójának különbözősége alapján határozza meg. A Zeiss-féle interferométernek kifejlesztették egy kézi változatát is, melybe egy kézzel működtetett szivattyú segítségével - szűrőkön átvezetve - a mérendő levegő pára- és szén-dioxid-tartalmát (melyek a méréseredményt rontják) jelentősen lecsökkentik. Az interferométer mérési pontossága: 0,5%. Hátránya (ami a veszélyfelismerésnél inkább előny), hogy arányában minden 1,0% szén-monoxidot 0,25% metánnak mér. A műszer használata a hazai bányászatban is rendszeresítve lett.

Methanométer[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A metán mennyiségét egy izzó platinaszál elektromos ellenállásának változása alapján méri. Pontossága 0,1%, hátránya hogy a szén-monoxidot és a hidrogént együtt méri. Ezen az elven több típust fejlesztettek ki. Van olyan készüléktípus is, ami a metán elégetésekor lecsapódó vízgőz (kondenzátum) térfogat csökkentő hatását méri. A korszerűnek számító készülékek a metánkoncentrációt már folyamatosan képesek mérni, és az előre beállított határértéken azonnal egy kapcsolót működtetve vészjelzést adnak le, vagy bizonyos berendezéseket kapcsolnak le (villamos készülékek) illetve fel (pótszellőztetők), a mérési eredményeket pedig regisztrálják.

Gázanalizátor[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Ezen készüléktípusok automatizáltak, és változataik különböző elvek alapján működnek. Van amelyik a különböző gázok eltérő ultravörös fényelnyelését méri, van amelyikben a leszabályozott adagolású (etalonszerepű) butánláng és metán elégetési hőmérséklet-különbségét hasznosítják, van ahol a metán elégetéskor keletkező vízgőz mennyiségét határozzák meg. Közös jellemzőjük a 0,1%-on belüli méréshatár, a folyamatos működtetési és regisztrálási lehetőség.

Bányák besorolása[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A bányákat az iparilag fejlett államokban, így Magyarországon is a beáramló metángáz fajlagos mennyisége és jellege alapján osztályokba sorolják, melyet esetenként felülvizsgálnak és szükség szerint módosítanak, többnyire szigorítanak. A biztonságtechnikai követelmények az osztályba sorolás mértékében változnak. Az osztályba sorolás alapja a fajlagos metán felszabadulás a termelés függvényében, melynek mértékét független szakértő szervezet állapítja meg. A besorolást a felügyelő bányászati szervezet határozza meg.

Hazánkban a jelenlegi besorolási szintek gázveszély szempontjából a következők:

  • I. osztályú sújtólégveszélyes bánya.
  • II. osztályú sújtólégveszélyes bánya.
  • III. osztályú sújtólégveszélyes bánya.
  • Osztályon felüli sújtólégveszélyes bánya.
  • Gázkitörés-veszélyes bánya.

A számok növekedése jelzi a szigorodási sorrendet.

Új bányák nyitása esetén a kutatási eredmények (próbafúrások) és a környező bányák tapasztalatai alapján döntenek a besorolásról.

Védekezés a sújtólégrobbanások ellen[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A megelőzés során két fontos elvet kell betartani: megakadályozni a metán felhalmozódását és kizárni a gyújtóok keletkezését, illetve annak a robbanóképes eleggyel való érintkezését. A két követelmény egyidejű betartásával a sújtólégrobbanás megelőzhető.

A sújtólég-felhalmozódás megakadályozása[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A bányákat rendszeresen el kell látni a metán felhígulásához szükséges mennyiségű levegővel, ami a bányaszellőztetés feladata. Ugyanakkor gondoskodni kell a föld alatt tartózkodók egyéni menekítő eszközzel való ellátásáról, amihez a magasabb osztályba sorolás esetén oxigéntartállyal vagy oxigénfejlesztő képességgel kell rendelkezni.

Védekezési, megelőzési feladatok:

  • A metántartalom folyamatos és megbízható ellenőrzése
  • Kellően kiképzett szellőztetési személyzet biztosítása
  • Gondoskodni kell a légáram irányának megfordíthatóságáról
  • Szívó szellőztetést kell alkalmazni, hogy a szellőztetés meghibásodása esetén a bányában kezdetben a külső légnyomás megnövekedjen és ezzel a (kezdeti) metánbeáramlás csökkenjen
  • A szellőztetés földalatti rendszerét külön légáramokra (légosztályokra) kell bontani, hogy egy esetleges gázkitörés vagy robbanás ne az egész bánya levegőjét szennyezze. Korlátozni kell az elkülönített légosztályokban tartózkodók létszámát is
  • A felhagyott fejtési üregeket le kell zárni, vagy ha lehetséges fel kell számolni
  • Tartalék szellőzőgépeket bármikor üzembe helyezhetően kell tartani
  • Gondoskodni kell a metán-felrétegződés megakadályozásáról
  • A légterelésre, légvezetésre szolgáló eszközöket és tereket rendszeresen ellenőrizni kell
  • Előzetes metánelszívás (lecsapolás) végeztetése
  • Széntelepek előzetes feszültségmentesítése (kimosatás)
  • A bányaművelési mód alkalmas megválasztása

A fejlett ipari államokban 1% metántartalom esetén már csak a feldúsulás további megakadályozására irányuló munkák végezhetők, a 2,5% feletti metántartalom esetén pedig csak mentésre irányuló munka végezhető.

A gyújtóok kizárása[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

  • Csak előzetesen bevizsgált, gyújtószikramentes, előírás szerinti védőtokba foglalt villamos berendezés alkalmazása
  • Sújtólégbiztos robbantóanyagok és robbantószerek alkalmazása
  • Az előírások betartása, így pl. hogy nyílt lángot csak folyamatos metánmérés esetén szabad alkalmazni, külön felügyeleti személy jelenlétében
  • A tartós súrlódásnak (hőfejlesztésnek) kitett eszközök folyamatos ellenőrzése (pl: szállítószalagok)
  • Lehetőség szerint sűrítettlevegő-meghajtású gépek alkalmazása
  • Biztonságos világítóeszközök alkalmazása

A sújtólégrobbanások története[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Európában az első feljegyzések szerint 1664. szeptember 9-én történt Ausztria területén, Tirolban, Hallstatt város sóbányájában a Kaiserberg elnevezésű táróban történt sújtólégrobbanás. Két ott dolgozó bányász négykézláb tudott kimenekülni, de súlyos égési sérüléseket szenvedtek „az ellenük rohanó tűzfelhő borzalmaiban”. A helyi bányatiszt a jelenséget az „ördög incselkedésének” tekintette, és annak megfelelően is intézkedett. A helyi plébánossal misét mondatott, majd a bányát újraszentelték. Egy héttel a robbanást követően, nagy jutalom felajánlása mellett 8 önként jelentkező bányásszal megnézették a robbanás helyét, de ekkor újabb robbanások következtek be s minden ott tartózkodó súlyos égési sérüléseket szenvedett. Ezután Plasz Zakariás nevű bányatiszt és Sumating Kristóf bányaellenőr jelentését a „szokatlan és természetfölötti” jelenségről felterjesztette Bécsben a kincstárnak. A kincstár illetékesei a jelentést a selmecbányai Jonelli András főkamaragrófnak adták át kivizsgálás céljából. A részletes vizsgálatot Schulcz György besztercebányai nagy tapasztalattal rendelkező magyar bányatiszt végezte. A Kincstárnak felterjesztett vizsgálati jelentésből megtudható, hogy Besztercebánya közelében fekvő Úrvölgyön az ércbányában 1624-ben már bekövetkezett egy sújtólégrobbanás a Bergmeister-stollwand elnevezésű bányarészben. Ekkor a húsvéti ünnepek után, több napi termelési szünetet követően, amikor a kézzel működtetett szellőztetés szünetelt, Larting nevű bányaács lement a bányarészbe, ott rossz levegőt tapasztalt és lámpája begyújtotta a levegőt. A bányaács hasra vetette magát, így csak kisebb égési sérülést szenvedett, de látta a felette elrohanó tűzfüggönyt.

Ipartörténeti érdekesség még, hogy Francius Ernst Brückmann a magyarországi bányavárosokat beutazva, többek között részletes leírást ad Sóváron a kincstári tulajdonú sóbányában 1726-ban bekövetkezett sújtólégrobbanásról. Brückmann leírásából sejtjük, hogy dr. Reimann sóvári orvos akkor már tisztában volt a sújtólég keletkezésével, tulajdonságaival és az ellene való védekezéssel.

Sok áldozattal járó sújtólégrobbanások[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A legtöbb emberáldozattal járó sújtólégrobbanásokról 1835-től kezdődően állnak rendelkezésre adatok, melyeket a következő táblázat tartalmaz:

Bánya elnevezése Ország, bányavidék Bekövetkezés éve Áldozatok száma
Wallsend Coliery Anglia 1835 102
Lundhill Coliery Anglia 1857 180
Hartley Coliery Anglia 1862 204
Oaks Anglia-Yorkshire 1866 388
Ferndale Colliery Wales 1867 178
Burger üzem Németország 1869 276
Blantyre Skócia 1869 215
Laurel USA-Virginia 1884 112
? Kanada 1887 150
Mamuth akna USA-Pennsylvania 1891 109
Aulnitas akna Belgium 1892 160
Carolinenglück Németország-Ruhr-vidék 1898 116
Courriéres Franciaország 1906 1099
Raden bánya Németország-Saar-vidék 1907 150
Dortmund-Radbod Németország-Ruhr-vidék 1908 348
Lotharingen bánya Németország-Ruhr-vidék 1912 115
Hillcrest Kanada-Alberta 1914 189
Minister Stein(Dortmund) Németország-Ruhr-vidék 1925 136
Anna bánya Németország-Alsdorf 1930 271
Cresford Wales 1934 274
Benxihu Kína 1942 1549
Sachsen üzem Németország-Ruhr-vidék 1944 171
Monopol üzem Németország-Ruhr-vidék 1946 405
Tatabánya Magyarország 1950 81
Coalbrook Dél-Afrika 1960 437
Laibadong Kína 1960 682
Luisenthal Németország-Saar-vidék 1960 299
Guizhon Kína 2000 162
Gnangxi Kína 2001 200
Saanxi Kína 2001 160
? Kína 2002 100
Chenjason Kína 2004 166
Fuxin Kína 2005 212
Donfeng Kína 2005 134
Uljanovszkaja Oroszország 2007 106
Szlovákia 2009 20

Sújtólég-események Magyarországon[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A mai Magyarország területén minden földalatti szénbánya (és néhány más bánya is) sújtólégveszélyes besorolást kapott, mert a bányalevegő analízise kimutatta a metán jelenlétét. A legveszélyesebb területnek a mecseki feketeszén-előfordulás bizonyult. Az első sújtólégrobbanást itt 1870-ben jegyezték fel. A szászvári bányában 1910-ben történt nagyobb sújtólégrobbanás 17 áldozatot követelt.

Az első gázkitörés Pécsett a Schroll-akna 208 méteres mélységében történt és halálos áldozatokkal járt. Ezt követően több esetben a gázkitörést sújtólégrobbanás követte. A legnagyobb gázkitörések függőleges akna továbbmélyítésénél és főfeltáró vágat építésénél következtek be, amikor a széntelepet megközelítve több ezer köbméter szénpor és kőzettörmelék tört be pillanatok alatt a bányatérségekbe, halálos sérüléseket okozva, összetörve a biztosító szerkezeteket, a csillepályákat felszaggatva „összegombolyítva”. A mecseki medencében már a kezdetekben nagy figyelmet fordítottak a kutatásokra, a külföldi védekező eljárások adaptálására, gyakran továbbfejlesztésére. Kidolgozták a metánlecsapolást és a szénkimosatással történő feszültségmentesítést. A kutatási eredményeknek köszönhetően a nyilvántartott 574 sújtólégkitörésben „csak” 74 volt az áldozatok száma. Nem minden kitörést követett sújtólégrobbanás, mert azok jelentős része szabályozott körülmények között, előre tervezett formában történt.

Annak ellenére, hogy a mecseki szénmedence minősült a legveszélyesebbnek, a legtöbb áldozatot követelő sújtólégrobbanás a kevésbé veszélyesnek tartott tatabányai-oroszlányi és dorogi szénmedencében következett be:

  • Tokod, Erzsébet akna, 1942: a halálos áldozatok száma 51 fő
  • Tatabánya, 1950: a halálos áldozatok száma 81 fő
  • Oroszlány, Márkushegy, 1983. június 22.: a halálos áldozatok száma 37 fő. [1]

Felhasznált források[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

  • Faller Jenő: Jó szerencsét! Események, képek a bányászat múltjából. Műszaki Könyvkiadó.Budapest.1975.
  • Faller Gusztáv: "Jó szerencsét!" Bányászat Magyarországon. Budapest. 1997.

(http://www.scitech.mtesz.hu/04faller/faller1.htm)

  • Boldizsár Tibor szerk.: Bányászati Kézikönyv.IV.kötet. Műszaki könyvkiadó. Budapest. 1965.
  • Benke István szerk.: A magyar bányászat évezredes története.II.kötet. OMBKE.Kiadás. Budapest. 1996.
  • Williams Archibald: A modern bányászat. Franklin-Társulat. Budapest. 1914.