Ochrana staveb na území s nebezpečím výstupu důlních plynů na povrch

Pasivní prevence

Pasivní prevence

Pasivní prevence je prováděna monitorováním stavu ovzduší v prostoru možného zaplynování. Ve stavebních objektech, ve kterých byla naměřena koncentrace metanu v rozmezí 0,1% – 0,5% CH4, by měly být instalovány elektronické zabezpečovací systémy (snímače koncentrací metanu), jimiž získaná data jsou snímané předávána dálkovým přenosem na metanový dispečink. Získané hodnoty budou podkladem pro bezpečnostní vyhodnocení plynových poměrů ve stavbě.

Ve vybraných objektech se instalují snímače na metan (CH4), oxid uhličitý (CO2) a kyslík (O2), a také barometrický tlak (hPa) a teplota (°C).

Cílem navrhovaných bezpečnostních opatření pasivní prevence je předcházení vzniku mimořádné události tím, že je přítomnost metanu monitorována ve stavbě dřív, než vytvoří vážnější nebezpečí, odstraňovat krizové situace nebo minimalizovat jejich působení. Pokud je při kontrolním měření ve stavebním objektu zjištěno, že je stavba ve vlivu neřízeného výronu plynu (opakované překročení nejvyšší přípustné koncentrace metanu a hrozba vzniku mimořádné události) musí být přistoupeno k aktivním opatřením zajišťující ochranu zdraví a života obyvatelstva.

Souhrnem pasivních opatření se rozumí montáž elektronických zabezpečovacích monitorovacích systémů (zkráceně MEZ = metan; elektronické zabezpečení), na bázi kontinuálních snímačů koncentrací metanu, do ohrožených staveb, resp. do jejich prostorů s možností vzniku výbušných koncentrací metanu. MEZ jeho součástí je snímač, vyhodnocovací ústředna a modem pro dálkovou nebo bezdrátovou komunikaci.

MEZ:

• Cyklickým snímáním podává informaci o současném stavu ovzduší v monitorovaném prostoru stavby
• Prostředek pro snížení rizika monitorováním přítomnosti hořlavého plynu zajišťující aktivaci specifických bezpečnostních opatření
• Nastavitelná signalizační mez
  Stabilní zařízení trvale napájené a trvale pracující

Vyhodnocená data MEZ koncentrací metanu neslouží pouze jako podklad pro bezpečnostní vyhodnocení plynových poměrů ve stavbě, ale jsou také podnětem k zahájení činnosti odstraňující příčiny vzniku krizové situace v nechráněné stavbě. Jsou důvodem k rozhodnutí o vydání závazných bezpečnostních opatření pro možnost dlouhodobého užívání stavby a jejího okolí.

Kritéria při výběru vhodného elektr. zabezpečovacího monitorovacího systému:

• Plyn, který má MEZ monitorovat
• Rozsah koncentrací, které má MEZ monitorovat a kterým může být vystaveno
• Předpokládané použití MEZ
• Okolní podmínky v prostoru použití MEZ
• Provedení MEZ s ohledem na místo použití
• Typ zařízení (stabilní)
• Typ odběrového systému

Provedení MEZ ve stavebních objektech

Provedení MEZ musí být takové, aby se zamezilo a předcházelo vzniku mimořádné události. Při správném umístění MEZ, jeho nastavení, obsluze, kontrole a údržbě podle pokynu výrobce nesmí samovolně docházet ke změnám kontrolovaných parametrů nebo funkce systému. Jeho umístění, instalace, obsluha a údržba musí odpovídat pokynům výrobce. Provoz a jeho případné poruchy nesmí vést ke snížení úrovně bezpečnosti provozu monitorované stavby.

Nejběžněji používaným typem stabilního systému MEZ je zařízení, které má snímače oddělené od vyhodnocovací jednotky. Skládá se z jednotlivých snímačů umístěných v nebezpečném prostoru připojených k příslušné vyhodnocovací jednotce, která je umístěna v bezpečném prostoru.

Umísťování snímačů

Snímače a odběrová místa mají být umístěna tak, aby byl metan monitorován dřív, než vytvoří vážnější nebezpečí. Snímače se instalují ve stavbě do míst, kde se při měření zjistil výstup metanu. Plyn bude mít tendenci stoupat a zaplňovat prostory nad úrovní výstupu. Toto chování může být ovlivňováno zdroji tepla a větráním. Pro správné vyhodnocení možnosti pronikání důlních plynů do stavby je nutno zabránit ředění vzduchu v místě snímače CH4. Snímač je nutno umístit před místem míšení vzdušnin.

Nesprávné umístění může výrazně ovlivnit výsledky monitoringu. Vysoká a nízká teplota může způsobovat chyby při monitorování a snižovat životnost snímače. Montáž by měla být provedena v prostorech, které splňují provozní specifikace výrobce.

Při umisťování snímačů je nutno brát ohled na:

• Proudění okolního vzduchu
• Umístění větracích otvorů ve stavbě
• Stavební uspořádání – průchody, přepážky, stěny, tvar stropu
• Dispozici řešení prostoru – dutiny, výčnělky, místa se schopností akumulace plynu
• Zvláštní prostory – šachta, kanál

Obr. Příklad umístění snímačů v ovlivněné budově – celková ochrana

K rozhodnutí o umístění snímačů je důležité provést i měření směru proudění vzduchu, které je v ovlivněné stavbě uskutečněno vizualizační metodou – zpravidla kouřovými trubičkami (zavádění kouře do objemu vzduchových hmot). Cílem měření pomocí kouřové stopy je určení místa s nejmenší hybnosti objemu vzdušnin, popřípadě stagnací, v prostoru stavebního objektu.

Snímače se instalují na místa s nízkou rychlostí proudění vzduchu do vybraných míst místnosti se stagnujícím ovzduším. Při vyšší rychlosti proudění vzduchu je nutno místo pro snímač určit experimentálně.

Nevhodná místa pro umístění snímače:

• Uzavřený prostor se špatnou cirkulací vzdušnin (např. nábytek, záclony a závěsy)
• Prostor v blízkosti dveří, oken a větracích otvorů
• Umístění na nosníky nebo překlady
• Místo s klimatizační jednotkou
• Okolí ventilátorů
• Prostor s proměnlivou teplotou a místa s poklesem teplot pod – 10°C a nebo +40°C
  Prašná a špinavá místa
• Místa vlhká a mokrá
• Místa s větší rychlostí proudění vzduchu

Typy snímačů koncentrací metanu:

• Snímače měřící na principu katalytického spalování
• Snímač měřící na principu tepelné vodivosti
• Snímač měřící na principu polovodičovém
• Snímače měřící na principu absorpce infračerveného záření
• Snímače měřící na principu fotoionizačním

Chování metanu při vniknutí do stavby

Znalost chování metanu v uzavřených a nevětraných místnostech je důležitá pro výběr vhodného MEZ k monitorování přítomnosti tohoto hořlavého plynu. V místnosti se zavřenými dveřmi a okny (bez možnosti jakéhokoliv větrání) bude mít plyn tendenci vyplnit celý prostor nad úrovní svého výstupu. Koncentrace metanu pod úrovní výstupu bude mnohem menší než koncentrace nad ním.

Rychlost zvyšování koncentrace metanu je závislá:

• na vývoji a změnách barometrického tlaku (pokles)
• rychlosti proudění plynu
• objemu stavby (místnosti)

Pokud je stavba (místnost) bez větrání, může koncentrace metanu dosáhnout v několika hodinách objemové koncentrace, při které se vytváří výbušná plynná atmosféra. V příhodných podmínkách může koncentrace důlního plynu v metanovzdušné směsi jenom narůstat.
 
Větraná místnost s pootevřeným oknem nebo dveřmi, s přiváděným proudem vzduchu, může být zaplynována na hodnotu, která závisí na poměru průtoku plynu a vzduchu. Velikost místnosti má vliv na dobu potřebnou k dosažení místní koncentrace. Malý prostor je zaplynován v kratší době.  V zaplynované stavbě s více místnostmi se koncentrace metanu snižuje se vzdáleností od místa jeho výstupu do stavebního objektu.