Hodnocení bezpečnostních rizik souvisejících s únikem metanu z podzemních prostor

Eva Beňová

Doctoral thesis

Evaluation of safety risks related with escaping of methane from

Abstract:

Disertační práce se zabývá hodnocení bezpečnostních rizik souvisejících s únikem metanu z podzemních prostor. Podzemní prostory, ve kterých se vyskytuje metan, můžeme rozdělit na antropogenní a přírodní podzemní prostory. Antropogenní podzemní prostory vznikly lidskou činností a jsou to uhelné doly, ve kterých se metan uvolňoval se při rozrušování horninotvorného masivu při hornické činnosti. Přírodní podzemní prostory vznikaly v důsledku přírodních horninotvorných procesů v minulosti a jsou to například jeskyně, kaverny, porézní struktury a jiné. V posledních desítkách let se tyto prostory využívají také k uskladnění (například nebezpečných látek). Ve střední Evropě se uskladňuje tímto způsobem zemní plyn, který je převážně tvořen metanem. Metan je téměř o polovinu lehčí než vzduch, což způsobuje jeho snadný postup propustným horninovým prostředím směrem nahoru k zemskému povrchu a jeho následný rozptyl do atmosféry. Metan je nebezpečný kvůli své výbušnosti ve směsi s atmosférou. Havárie v minulosti prokázaly, že výbuch metanu unikající z podzemních prostor je závažný problém. Pro hodnocení těchto rizik existuje mnoho hodnotících metod, ovšem většina z nich je nevhodná pro tuto problematiku. Jako nejvhodnější se jeví francouzská metoda MOSAR [100][101], která má také své klady a zápory. Mezi své kladné stránky bezesporu patří komplexnost, použitelnost a systematičnost. Mezi zápory můžeme zařadit náročnost a dobu proveditelnosti. Práce se tedy zabývá nástroji pro hodnocení bezpečnostních rizik souvisejících s únikem metanu z podzemních prostor a využívá metodu MOSAR [100][101]. V disertační práci byly vytvořeny dvě metody, které hodnotí únik metanu z podzemních prostor. Jedna metoda, která byla certifikována ČBÚ jako metodika, hodnotí únik metanu z podzemních prostor v souvislosti s ukončenou hornickou činností (v textu práce označováno jako nízkotlaké úniky). Druhá metoda, hodnotí úniky metanu z podzemních prostor v souvislosti s podzemním zásobováním plynu a to jak pro nadzemní tak i pro podzemní části technologie (v textu jsou označovány jako vysokotlaké úniky). Obě navržené metody vycházejí z výše citované metody MOSAR [100][101] a i přesto jsou odlišné. Místo použití obou navržených metod je zcela rozdílné. Metoda hodnotící vysokotlaké úniky je použitelná v otevřeném prostoru, respektive v přeplněné zóně a metoda hodnotící nízkotlaké úniky je použitelná pouze v uzavřených či polouzavřených prostorách. Dále se odlišují například v typu nebezpečí, místa a charakteru očekávané či neočekávané havárie a míře rizika.

Abstract:

This PhD thesis deal with evaluation of safety risks related with escaping of methane from underground space. Underground space where methane occurs can be divided to anthropogenic and nature spaces. Anthropogenic space was formed by human activity - coal mines belong to this activity and methane is released by eroding of nearing massive during mining activity. Nature underground space arise due to nature nearing processes in the past and caves, caverns, porous structures and others belong to these types of spaces. In the last decades dangerous substances can be stored there. Nature gas which is largely composed by methane, is stored by this way in the middle Europe. Methane is twice lighter than air that caused its easy process by permeable nearing surroundings in the upwards direction to the earth surface and its follow up dispersion to the atmosphere. Methane is dangerous due to its effervescence in the mixture with the air. Accidents in the past show that explosion of methane escaping from underground space is serious problem. For evaluation of these risks exist many evaluation methods but many of them are not suitable for this issue. The most suitable method appears French method called MOSAR [79][80] which has positives and negatives. Complexity and systematic belong to the positives and to the negatives belong ambitiousness and time of feasibility. For above mentioned this work is interested in tools for evaluation of safety risks related with escaping of methane from underground space and used method called MOSAR [79][80]. In this thesis two methods were formed which evaluate escaping of methane from underground space. One of the methods which was certificate by ČBÚ as methodics evaluate escaping of methane from underground space related with finished mining activity (in the text of the work denoted as low pressure escaping). Second method evaluate escaping of methane from underground space related with underground storage of gas namely up ground and underground part of technology (in the text of the work. From cited method MOSAR [79][80], both designed methods come out and even are different. Place of use of both methods is completely different. Method witch evaluate high pressure escaping is applicable in open space or in crowded zone. Method applicable for low pressure escaping is applicable only in open or half-open spaces. Other differences are for example in the type of danger, place and character of expected and unexpected accident and rate of danger.

Keywords

Metan, havárie, podzemní prostory, hodnocení rizik, MOSAR.

Keywords

Methane, accidents, underground space, evaluation of risks, MOSAR.

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 20. 12. 2012

Thesis defence

• Date of defence: 12. 6. 2013
• Supervisor: Pavel Prokop
• Reader: Zdeněk Pavelek, Milan Oravec, Aleš Bernatík

VŠB - Technical University of Ostrava

Fakulta bezpečnostního inženýrství

Doctoral programme / field:
Požární ochrana a průmyslová bezpečnost / Požární ochrana a bezpečnost