地下鉱山で働くすべての人は、鉱山ガスについて十分な知識を持ち、それらがもたらす可能性のある危険性を認識する必要があります。 ガス検知器とシステムに関する一般的な知識も必要です。 これらの機器を使用する担当者にとって、その限界と測定するガスに関する詳細な知識が不可欠です。

器具がなくても、人間の感覚は、自然発火に関連する化学的および物理的現象の進行性の出現を検出できる場合があります。 加熱によって換気空気が暖められ、加熱によって追い出された表面と内部の両方の水分で換気空気が飽和します。 この空気がベンチレーション スプリットで冷たい空気と出会うと、結露が発生し、その結果、もやが発生し、リターンの表面に発汗したように見えます。 特徴的な油またはガソリンの匂いが次の徴候であり、最終的に煙が続き、最後に目に見える炎が続きます.

無臭の一酸化炭素 (CO) は、自然発火の特徴的な臭いが現れる前に、約 50 ～ 60 °C で測定可能な濃度で現れます。 その結果、ほとんどの火災検知システムは、鉱山の特定の部分の通常のバックグラウンドを超える一酸化炭素濃度の上昇の検知に依存しています。

ときどき、ほんの一瞬のかすかな匂いに気付く個人によって、加熱が最初に検出されます。 一酸化炭素濃度の測定可能な持続的上昇を検出する前に、その領域の徹底的な検査を何度も繰り返さなければならない場合があります。 したがって、鉱山内のすべての人々による警戒は決して緩和されるべきではなく、指標の存在が疑われるか、または検出されて報告されたらすぐに、事前に準備された介入プロセスを実施する必要があります。 幸いなことに、1970 年代以降に行われた火災検知と監視の技術 (検知管、ポケットサイズの電子検知器、コンピュータ化された固定システムなど) の大幅な進歩のおかげで、もはや人間の感覚だけに頼る必要はなくなりました。

ガス検知用ポータブル機器

ガス検知器は、火災、爆発、有毒または酸素欠乏雰囲気を引き起こす可能性のある広範囲のガスの種類と濃度の存在を検知および監視し、自然発生の発生を早期に警告するように設計されています。燃焼。 それらが使用されるガスには、CO、二酸化炭素（CO₂）、二酸化窒素（NO₂)、硫化水素 (H₂S) および二酸化硫黄 (SO₂）。 さまざまな種類の器具が利用可能ですが、特定の状況でどれを使用するかを決定する前に、次の質問に答える必要があります。

 

• なぜ特定のガスの検出が必要なのですか?
• これらのガスの特性は何ですか?
• それらはどこで、どのような状況で発生しますか？
• これらの状況に最も適したガス検知器または装置はどれですか?
• この楽器はどのように機能しますか？
• その制限は何ですか？
• それが提供する結果はどのように解釈されるべきですか？

 

作業者は、携帯型ガス検知器の正しい使用法について訓練を受ける必要があります。 機器は、メーカーの仕様に従って維持する必要があります。

万能検出器キット

検出器キットは、バネ仕掛けのピストンまたはベローズ タイプのポンプと、特定のガスに固有の化学物質を含む一連の交換可能なガラス指示管で構成されています。 ポンプの容量は100ccで、片手で操作できます。 これにより、そのサイズのサンプルを、ベローズに渡す前に指示管から引き出すことができます。 目盛りの警告インジケータは、色の浸透の最も深いポイントではなく、一般的な変色の最低レベルに対応しています。

このデバイスは使いやすく、キャリブレーションは必要ありません。 ただし、特定の予防措置が適用されます。

• 指示管 (日付を記入する必要があります) の有効期間は、通常 XNUMX 年間です。
• インジケータチューブは、変色がなければ XNUMX 回再使用できます。
• 各測定の一般的な精度は、通常 ± 20% 以内です。
• 水素チューブは、発生する熱が激しいため、地下での使用が承認されていません。
• ディーゼル排気またはアフターダンプに存在する可能性のある高級炭化水素の存在下で低レベルの一酸化炭素を推定する場合は、活性炭で満たされた「プレチューブ」が必要です。
• 排気ガスは冷却装置に通して、温度が 40 °C 未満であることを確認してから、指示管を通過する必要があります。
• 酸素とメタンのチューブは、精度が悪いため、地下での使用が承認されていません。

 

触媒式メタノメーター

触媒式メタノメーターは、地下鉱山で大気中のメタン濃度を測定するために使用されます。 これは、ホイートストン ブリッジとして知られる対称的な形で配置された、通常は触媒フィラメントである XNUMX つの抵抗が一致したスパイラル ワイヤのネットワークの原理に基づくセンサーを備えています。 通常、XNUMX つのフィラメントはアクティブで、残りの XNUMX つはパッシブです。 活性フィラメントまたはビーズは通常、酸化パラジウム触媒でコーティングされ、可燃性ガスを低温で酸化させます。

大気中のメタンは、焼結ディスクを介した拡散、またはアスピレーターまたは内部ポンプによる吸引によってサンプルチャンバーに到達します。 メタノメーターの操作ボタンを押すと、回路が閉じ、ホイートストン ブリッジを流れる電流が、サンプル チャンバー内の触媒 (活性) フィラメント上のメタンを酸化します。 この反応の熱が触媒フィラメントの温度を上昇させ、電気抵抗を増加させ、ブリッジの電気的バランスを崩します。 流れる電流は素子の抵抗に比例するため、存在するメタンの量に比例します。 これは、メタンのパーセンテージで目盛りが付けられた出力インジケーターに表示されます。 ホイートストン ブリッジ回路の基準素子は、周囲温度や気圧などの環境条件の変動を補正する役割を果たします。

この機器には、いくつかの重大な制限があります。

• 応答を得るには、メタンと酸素の両方が存在する必要があります。 サンプル チャンバー内の酸素レベルが 10% 未満の場合、検出器に到達するすべてのメタンが酸化されるわけではなく、誤って低い読み取り値が得られます。 このため、この装置を、湿気の多い場所や酸素濃度が低い密閉された場所でのメタン レベルの測定に使用しないでください。 チャンバーに純粋なメタンが含まれている場合、読み取り値はまったくありません。 したがって、チャンバー内に酸素を含む空気を引き込むために、装置をメタン層と思われる場所に移動する前に、操作ボタンを押す必要があります。 層の存在は、酸素が消費されたときにフルスケールの読み取り値よりも大きく、その後スケールに戻ることによって確認されます。
• 触媒タイプのメタノメーターは、メタン以外の可燃性ガス、たとえば水素や一酸化炭素に反応します。 したがって、燃焼後または爆発後のガス (アフターダンプ) では、あいまいな読み取り値が得られる場合があります。
• 拡散ヘッドを備えた器具は、誤った測定値を避けるために、高い空気速度から保護する必要があります。 これは、手やその他の物体でシールドすることで達成できます。
• 触媒フィラメントを備えた器具は、キャリブレーション中または使用中にフィラメントが既知の有毒物質の蒸気と接触すると、メタンに反応しなくなる可能性があります (たとえば、家具つや出し剤、床つや出し剤、塗料に含まれるシリコーン、作動油に含まれるリン酸エステル、使用されるフルオロカーボンなど)。エアゾールスプレーの推進剤として）。
• ホイートストンブリッジの原理に基づくメタノメーターは、さまざまな傾斜角度で誤った読み値を示すことがあります。 このような不正確さは、校正時または使用時に機器を 45° の角度で保持すると最小限に抑えられます。
• メタノメーターは、変化する周囲温度で不正確な測定値を示す可能性があります。 これらの不正確さは、地下で見られるものと同様の温度条件下で機器を校正することによって最小限に抑えられます。

 

電気化学セル

電気化学セルを使用した機器は、地下鉱山で酸素と一酸化炭素の濃度を測定するために使用されます。 酸素濃度の変化のみに応答する組成セルと、大気中の酸素の分圧、つまり単位体積あたりの酸素分子の数の変化に応答する分圧セルの XNUMX 種類があります。 .

組成セルは、酸素が電極に到達できる速度がサンプルの酸素含有量のみに依存するように、燃料セルを通る酸素の拡散を遅くするキャピラリー拡散バリアを採用しています。 このセルは、高度 (気圧)、温度、相対湿度の変化の影響を受けません。 COの存在₂ ただし、混合物では、酸素拡散速度が乱され、誤った高い測定値が得られます。 たとえば、1% の CO の存在₂ 酸素測定値が 0.1% 増加します。 わずかではありますが、この増加は依然として大きく、フェールセーフではない可能性があります。 この機器を湿気の多い場所や CO を含むことが知られているその他の雰囲気で使用する場合は、この制限に注意することが特に重要です。₂.

分圧セルは、濃度セルと同じ電気化学原理に基づいていますが、拡散バリアがありません。 単位体積あたりの酸素分子の数にのみ反応するため、圧力に依存します。 CO₂ 濃度が 10% 未満の場合、測定値に短期的な影響はありませんが、長期的には二酸化炭素が電解質を破壊し、セルの寿命を縮めます。

次の条件は、分圧セルによって生成される酸素測定値の信頼性に影響します。

• 高度と気圧: シャフトの表面から底までの移動は、0.1 m 移動するごとに酸素の読み取り値を 40% 増加させます。 これは、地下作業で遭遇するディップにも当てはまります。 さらに、気圧の 5 ミリバールの通常の毎日の変動により、酸素の読み取り値が 0.1% も変化する可能性があります。 雷雨の活動は、酸素測定値の 30% の低下を引き起こす圧力の 0.4 ミリバール低下を伴う可能性があります。
• 換気： ファンでの最大換気量の変化は、6 ～ 8 インチの水位ゲージまたは 10 ミリバールです。 これにより、吸気口からファンの戻りまでの酸素測定値が 0.4% 低下し、ピットの底から最も離れた面から移動する際に 0.2% 低下します。
• 温度： ほとんどの検出器には、セル温度を感知し、センサー出力に対する温度の影響を補正する電子回路があります。
• 相対湿度： 相対湿度が 20 °C で乾燥状態から飽和状態に増加すると、酸素の読み取り値が約 0.3% 減少します。

 

その他の電気化学セル

1 ppm から上限 4,000 ppm までの CO 濃度を測定できる電気化学セルが開発されました。 それらは、酸性電解液に浸された電極間の電流を測定することによって動作します。 COはアノードで酸化されてCOを形成します₂ そして、反応はCO濃度に正比例して電子を放出します。

水素、硫化水素、一酸化窒素、二酸化窒素、二酸化硫黄用の電気化学セルも利用できますが、交差感度の問題があります。

CO 用の市販の電気化学セルはありません₂. この欠点は、最大 5% の濃度の二酸化炭素に反応する小型赤外線セルを搭載した携帯機器の開発によって克服されました。

 

非分散赤外線検出器

非分散型赤外線検出器 (NDIR) は、-CO、-CO などの化学基を含むすべてのガスを測定できます₂ および -CH₃, 分子構成に固有の赤外線周波数を吸収します。 これらのセンサーは高価ですが、CO、CO などのガスを正確に読み取ることができます。₂ 他のガスの変化するバックグラウンドと低酸素レベルのメタンであるため、シールの後ろのガスを監視するのに理想的です。 〇₂は、N₂ 及び、H₂ 赤外線を吸収しないため、この方法では検出できません。

熱伝導と屈折率に基づいた検出器を備えた他の携帯型システムは、石炭鉱業での使用が限られています。

携帯型ガス検知器の限界

携帯型ガス検知器の有効性は、多くの要因によって制限されます。

• 校正が必要です。 これには、通常、ゼロと電圧の毎日のチェック、毎週のスパンチェック、および認定された外部機関による 6 か月ごとの校正テストが含まれます。
• センサーの寿命は有限です。 メーカーによる日付がない場合は、取得日を記載する必要があります。
• センサーは毒される可能性があります。
• センサーは、交差感度に悩まされる場合があります。
• 露出しすぎると、センサーが飽和し、回復が遅くなる可能性があります。
• 傾きは読み取りに影響を与える可能性があります。
• バッテリーには充電と定期的な放電が必要です。

 

集中監視システム

ハンドヘルド機器を使用した検査、換気、および調査は、ガスが換気システムによって分散されるか、そのレベルが法定制限を超える前に、限られた量の CO で小さな加熱を検出して特定することに成功することがよくあります。 しかし、燃焼の重大なリスクが発生することが知られている場合、リターンのメタンレベルが 1% を超える場合、または潜在的な危険が疑われる場合、これらは十分ではありません。 このような状況下では、戦略的な場所での継続的な監視が必要です。 さまざまな種類の集中型継続監視システムが使用されています。

チューブバンドルシステム

チューブバンドルシステムは、1960 年代にドイツで開発され、自然発火の進行を検出および監視しました。 これには、直径 20/1 または 4/3 インチのナイロンまたはポリエチレンでできた 8 本もの一連のプラスチック管が含まれており、地表の一連の分析装置から地下の選択された場所まで伸びています。 チューブにはフィルター、ドレイン、フレーム トラップが装備されています。 アナライザーは通常、CO、CO の赤外線です。₂ メタンと酸素の常磁性。 スカベンジャー ポンプがサンプルを各チューブから同時に吸引し、シーケンシャル タイマーがサンプルを各チューブから順番にアナライザーに送ります。 データロガーは、各場所の各ガスの濃度を記録し、所定のレベルを超えると自動的にアラームをトリガーします。

このシステムには多くの利点があります。

• 防爆機器は必要ありません。
• メンテナンスは比較的容易です。
• 地下電力は必要ありません。
• 幅広いガスに対応しています。
• 通常、赤外線アナライザーは非常に安定しており、信頼性があります。 それらは、火災ガスと低酸素雰囲気の変化する背景でその特異性を維持します（高濃度のメタンおよび/または二酸化炭素は、低ppm範囲の一酸化炭素の読み取り値に交差敏感である可能性があります）.
• 計測器は表面で校正できますが、収集システムの完全性と特定のサンプルが発生した場所を特定するシステムをテストするために、ガスの校正サンプルをチューブを通して送る必要があります。

 

いくつかの欠点もあります。

• 結果はリアルタイムではありません。
• 漏れはすぐにはわかりません。
• 結露がチューブ内に溜まる場合があります。
• システムの欠陥は必ずしもすぐに明らかになるとは限らず、特定するのが難しい場合があります。
• チューブは、発破、火災、爆発によって損傷する可能性があります。

 

テレメトリック（電子）システム

テレメトリック自動ガス監視システムには、地上に制御モジュールがあり、戦略的に地下に配置された本質的に安全なセンサーヘッドが電話回線または光ファイバーケーブルで接続されています。 センサーは、メタン、CO、および空気速度に使用できます。 CO のセンサーは、携帯機器で使用される電気化学センサーに似ており、同じ制限を受けます。 メタン センサーは、硫黄化合物、リン酸エステル、またはシリコン化合物によって汚染される可能性があり、酸素濃度が低い場合は機能しないホイートストン ブリッジ回路の活性要素でのメタンの触媒燃焼によって機能します。

このシステムのユニークな利点は次のとおりです。

• 結果はリアルタイムで利用できます (つまり、火災またはメタンの蓄積の迅速な兆候があります)。
• システムを損なうことなく、センサーヘッドとコントロールユニット間の距離を長くすることができます。
• センサーの故障はすぐにわかります。

 

いくつかの欠点もあります。

• 高度なメンテナンスが必要です。
• CO のセンサー範囲は限られています (0.4%)。
• センサーの種類は限られています。 COにはありません₂ または水素。
• メタンセンサーは中毒の危険があります。
• 原位置で キャリブレーションが必要です。
• 交差感度が問題になる場合があります。
• 電力が失われる場合があります (例: メタンの場合 >1.25%)。
• センサーの寿命は 1 ～ 2 年です。
• このシステムは、低酸素雰囲気 (シールの背後など) には適していません。

 

ガスクロマトグラフ

ガスクロマトグラフは、高度な精度でサンプルを分析する洗練された機器であり、最近まで、化学者または特別な資格と訓練を受けた担当者のみが完全に利用することができました.

チューブバンドルタイプのシステムからのガスサンプルは、ガスクロマトグラフに自動的に注入されるか、鉱山から持ち出されたバッグサンプルから手動で導入できます。 特別に充填されたカラムを使用してさまざまなガスを分離し、適切な検出器 (通常は熱伝導率または水素炎イオン化) を使用して、カラムから溶出する各ガスを測定します。 分離プロセスは、高度な特異性を提供します。

ガスクロマトグラフには、次のような特別な利点があります。

• 他のガスからの交差感度は発生しません。
• 水素の測定が可能です。
• エチレンおよび高級炭化水素を測定できます。
• 暖房や火災によって地下で発生または生成されるほとんどのガスを、非常に低い濃度から非常に高い濃度まで正確に測定できます。
• 炭鉱内の戦略的な場所からのガス分析の解釈に基づいて、炭鉱の火災や暖房に対処する最新の方法が最も効果的に実施される可能性があることはよく知られています。 正確で信頼できる完全な結果を得るには、ガスクロマトグラフと、資格を持ち、経験豊富で十分に訓練された担当者による解釈が必要です。

 

その欠点は次のとおりです。

• 分析は比較的遅いです。
• 高度なメンテナンスが必要です。
• ハードウェアとコントロールは複雑です。
• 定期的に専門家の注意が必要です。
• 校正は頻繁にスケジュールする必要があります。
• メタン濃度が高いと、低レベルの CO 測定が妨げられます。

システムの選択

チューブバンドルシステムは、ガス濃度の急速な変化が予想されない場所や、密閉されたエリアのように酸素環境が低い可能性がある場所を監視する場合に適しています。

遠隔測定システムは、環状道路などの場所や、ガス濃度の急激な変化が重要になる可能性のある面で好まれます。

ガスクロマトグラフィーは既存の監視システムに取って代わるものではありませんが、分析の範囲、精度、および信頼性を向上させます。 これは、爆発の危険性を判断する場合、または加熱が進行段階に達している場合に特に重要です。

サンプリングに関する考慮事項

• 戦略的な場所にサンプリングポイントを配置することは非常に重要です。 ソースから少し離れた単一のサンプリング ポイントからの情報は、単なる示唆にすぎません。 他の場所からの確認がなければ、状況の深刻さを過大評価または過小評価する可能性があります。 したがって、自然発火の発生を検出するためのサンプリング ポイントは、加熱が最も発生しやすい場所に配置する必要があります。 加熱と検出器の間の流れの希釈はほとんどないはずです。 密閉された領域のくぼみに上昇する可能性のあるメタンと暖かい燃焼ガスの層の可能性を考慮する必要があります。 理想的には、サンプリング サイトは、パネル リターン内、ストップとシールの後ろ、および換気回路のメイン ストリーム内に配置する必要があります。 次の考慮事項が適用されます。
• アザラシは大気圧が上昇すると「息を吸う」ため、サンプリング場所はアザラシから少なくとも 5 m 離して (つまり、顔に向けて) 設定する必要があります。
• サンプルは、息が吐き出され、ボアホールに漏れがないことを確認できる場合にのみ、ボアホールから採取する必要があります。
• 混合を確実にするために、サンプルは火災から風下 50 m 以上離れた場所で採取する必要があります (Mitchell and Burns 1979)。
• 高温のガスが上昇するため、サンプルは屋根近くの火からの勾配で採取する必要があります。
• 漏れを防ぐため、サンプルは通気口のそばで採取する必要があります。
• すべてのサンプリング ポイントは、鉱山の換気システムの概略図に明確に示されている必要があります。 別の場所で分析するために地下または地表のボアホールからガス サンプルを採取することは困難であり、エラーが発生しやすくなります。 バッグまたはコンテナ内のサンプルは、サンプリング ポイントの雰囲気を正確に表している必要があります。

 

ビニール袋は現在、サンプルを採取するために業界で広く使用されています。 プラスチックは漏れを最小限に抑え、サンプルを 5 日間保管できます。 水素がバッグ内に存在する場合、元の濃度の約 1.5% が毎日失われて分解されます。 フットボールの膀胱内のサンプルは、XNUMX 分で濃度が変化します。 バッグは簡単に充填でき、サンプルを分析機器に押し込むか、ポンプで引き出すことができます。

ポンプによる加圧下で充填された金属チューブは、サンプルを長期間保存できますが、サンプルのサイズには制限があり、漏れが一般的です。 ガラスはガスに対して不活性ですが、ガラス容器は壊れやすく、希釈せずにサンプルを取り出すことは困難です。

サンプルを収集する際には、コンテナを少なくとも XNUMX 回事前にフラッシュして、前のサンプルが完全に洗い流されるようにする必要があります。 各コンテナには、サンプリングの日時、正確な場所、サンプルを収集した人の名前、その他の有用な情報などの情報を含むタグが必要です。

サンプリングデータの解釈

ガスのサンプリングと分析の結果の解釈は、要求の厳しい科学であり、特別な訓練と経験を持つ個人のみが試みるべきです。 これらのデータは、是正および予防措置を計画および実施するために必要な、地下で何が起こっているかについての情報を提供するため、多くの緊急事態に不可欠です。 地下の加熱、火災、または爆発の最中または直後に、すべての可能な環境パラメーターをリアルタイムで監視して、担当者が状況の状況を正確に判断し、その進行状況を測定して、必要な救助を開始するのに時間を無駄にしないようにする必要があります。活動。

ガス分析結果は、次の基準を満たす必要があります。

• 正確さ。 機器は正しく校正する必要があります。
• 信頼性の向上. 交差感度を知っておく必要があります
• 完全。 水素と窒素を含むすべてのガスを測定する必要があります。
• 適時性. リアルタイムが不可能な場合は、トレンド分析を実行する必要があります。
• 妥当性. サンプル ポイントは、インシデント サイト内およびその周辺にある必要があります。

 

ガス分析結果を解釈する際には、次の規則に従う必要があります。

• いくつかのサンプリング ポイントを慎重に選択し、計画にマークする必要があります。 これは、多くのポイントからサンプルを取得するよりも、トレンド分析に適しています。
• 結果が傾向から逸脱している場合は、アクションを実行する前に、再サンプリングによって確認するか、機器のキャリブレーションを確認する必要があります。 換気、気圧と温度、またはその地域で実行されているディーゼル エンジンなど、外部の影響の変動が、多くの場合、結果の変化の原因となります。
• 採掘以外の条件下でのガスの種類または混合物を把握し、計算に含める必要があります。
• いかなる分析結果も信仰に基づいて受け入れられるべきではありません。 結果は有効で検証可能でなければなりません。
• 孤立した数字は進歩を示すものではなく、傾向がより正確な全体像を示していることに留意する必要があります。

 

エアフリー結果の計算

空気のない結果は、サンプル内の大気を計算することによって得られます (Mackenzie-Wood and Strang 1990)。 これにより、空気漏れによる希釈効果が除去された後、同様の領域からのサンプルを適切に比較することができます。

式は次のとおりです。

エアフリーの結果 = 分析結果 /(100 - 4.776Ω₂)

次のように導出されます。

大気＝O₂ + N₂ = O₂ + 79.1 O₂ / 20.9 = 4.776 O₂

エアフリーの結果は、結果のトレンド分析が必要で、サンプル ポイントとソースの間の空気希釈のリスクがある場合、サンプル ラインで空気漏れが発生した場合、またはバッグ サンプルとシールが吸い込まれた可能性がある場合に役立ちます。たとえば、暖房による一酸化炭素濃度の傾向を分析している場合、換気の増加による空気の希釈は、発生源からの一酸化炭素の減少と誤解される可能性があります。 空気を含まない濃度の傾向を調べると、正しい結果が得られます。

サンプリング エリアがメタンを生成している場合、同様の計算が必要です。メタン濃度の増加は、存在する他のガスの濃度を希釈します。 したがって、増加する二酸化炭素レベルは、実際には減少するように見える場合があります。

メタンフリーの結果は次のように計算されます。

メタンフリーの結果 = 分析結果 / (100 - CH4％)

自然発火

自然発火は、物質が環境に失われるよりも速く熱を放出する反応により自然発生する内部熱の結果として発火する可能性があるプロセスです。 石炭の自然加熱は通常、「クロスオーバー」温度と呼ばれる温度が約 70 °C に達するまでゆっくりと進みます。 この温度を超えると、反応は通常加速します。 300 °C を超えると、「石炭ガス」または「分解ガス」とも呼ばれる揮発性物質が放出されます。 これらのガス (水素、メタン、一酸化炭素) は、約 650 °C の温度で自然発火します (フリーラジカルの存在により、約 400 °C で石炭に炎が現れる可能性があると報告されています)。 自然発火の古典的なケースに含まれるプロセスを表 1 に示します (石炭が異なれば、さまざまな図が生成されます)。

表 1. 石炭の加熱 - 温度の階層

出典：チェンバレンら1970年。

一酸化炭素

CO は実際には、特有の燃焼臭に気付く 50 °C ほど前に放出されます。 自然発火の開始を検出するように設計されたほとんどのシステムは、鉱山の特定の領域の通常のバックグラウンドを超える濃度の一酸化炭素の検出に基づいています。

加熱が検出されると、加熱の状態 (つまり、その温度と範囲)、加速率、有毒物質の排出、および大気の爆発性を判断するために監視する必要があります。

暖房の監視

プランナーが加熱の程度、温度、および進行速度を決定するのを支援するために利用できる多くの指標とパラメーターがあります。 これらは通常、疑わしい領域を通過する空気の組成の変化に基づいています。 長年にわたって多くの指標が文献に記載されてきましたが、そのほとんどは非常に限られた使用範囲しか提供せず、最小限の価値しかありません。 すべてはサイト固有のものであり、石炭や条件によって異なります。 より人気のあるものには次のものがあります。 一酸化炭素の生成 (Funkemeyer and Kock 1989); グラハム比 (Graham 1921) トレーサーガス (Chamberlain 1970); モリス比 (Morris 1988); そして一酸化炭素/二酸化炭素比。 密封後、定義された空気の流れがないため、インジケーターが使いにくい場合があります。

加熱の進行を測定する正確で確実な方法を提供するインジケータはありません。 決定は、すべての情報を収集、集計、比較、分析し、トレーニングと経験に照らして解釈することに基づいている必要があります。

爆発

爆発は、石炭採掘における最大の単一の危険です。 地下の労働力全体を殺し、すべての設備とサービスを破壊し、鉱山のさらなる作業を妨げる可能性があります. そして、これらすべてが 2 ～ 3 秒で発生する可能性があります。

鉱山内の大気の爆発性を常に監視する必要があります。 労働者がガスの多い鉱山で救助活動に従事している場合、これは特に緊急です。

加熱を評価するための指標の場合と同様に、地下鉱山の大気の爆発性を計算するための多くの手法があります。 臆病者の三角形 (Greuer 1974)。 Hughes and Raybold の三角形 (Hughes and Raybold 1960); エリコット図 (Elicott 1981); トリケット比 (Jones and Trickett 1955)。 条件と状況は複雑で変動性があるため、特定の鉱山で特定の時間に爆発が起こらないことを保証できる単一の公式はありません。 爆発が差し迫っている可能性があるというわずかな兆候でも、ためらわずに適切な行動を開始し、高いレベルの不断の警戒、疑いの高い指標に頼らなければなりません。 生産の一時的な停止は、爆発が起こらないことを保証するために支払う比較的小さなプレミアムです。

まとめ

この記事では、地下鉱山での火災や爆発に関与する可能性のあるガスの検出についてまとめました。 鉱山内の気体環境の健康と安全に関するその他の影響 (例えば、粉じん病、窒息、毒性など) については、この章の他の記事やこの章の他の場所で説明しています。 百科事典.

 

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鉱山の緊急事態は、システムの欠如、または既存のシステムの障害の結果として発生することが多く、管理が不十分な場合に災害につながるインシデントを引き起こす状況を制限、制御、または防止します。 緊急事態は、状況を封じ込め、制御または軽減するために効果的かつタイムリーな対応を必要とする、人員の安全または福利厚生、または運用の継続性に影響を与える予定外のイベントとして定義できます。

すべての形態の採掘作業には、緊急事態につながる可能性のある特定の危険とリスクがあります。 坑内採炭の危険性には、メタンの放出と石炭粉塵の生成、高エネルギーの採掘システム、および石炭の自然発火傾向が含まれます。 地層の崩壊 (岩の破裂、落石、吊り壁および柱の崩壊)、爆発物および硫化鉱の粉塵の予期せぬ開始により、地下の金属含有鉱業で緊急事態が発生する可能性があります。 露天採掘作業には、大規模な高速モバイル機器、予定外の爆発物の開始、斜面の安定性に関するリスクが伴います。 危険な化学物質への暴露、こぼれや漏れ、尾鉱ダムの破損は、鉱物処理で発生する可能性があります。

これらのリスクを制御または軽減するための適切な対策を組み込んだ、適切な採掘および運用慣行が進化しています。 しかし、鉱山の安全性を向上させ、鉱山の緊急事態の可能性と結果を減らすための積極的な戦略として、一部の国では正式なリスク管理手法が採用されているにもかかわらず、鉱山災害は世界中で定期的に発生し続けています。

事故の調査と調査により、過去の教訓を適用できなかったこと、および既知のハザードとリスクに対して効果的なバリアと制御手段を適用できなかったことを引き続き特定しています。 これらの失敗は、緊急事態に介入し、制御し、管理するための適切な手段が欠如していることによって悪化することがよくあります。

この記事では、採掘の危険性とリスクを制御および軽減し、緊急事態の制御と採掘作業の継続性を確保するための効果的な対策を開発するためのフレームワークとして利用できる緊急事態への備えへのアプローチについて概説します。

緊急時対応管理システム

提案された緊急時準備管理システムは、緊急事態の防止と管理に対する統合システムアプローチを備えています。 以下が含まれます。

• 組織の意図とコミットメント（企業ポリシー、経営陣のコミットメントとリーダーシップ）
• リスク管理（ハザードとリスクの特定、評価、および管理）
• 予定外のイベント、インシデント、または緊急事態を管理するための対策の定義
• 緊急時組織の定義 (戦略、構造、人員配置、スキル、システム、手順)
• 施設、設備、備品、資材の提供
• インシデントの特定、封じ込め、通知、および動員、展開、インシデント後の活動における彼らの役割に関する要員のトレーニング
• 定期的な監査手順と試行によるシステム全体の評価と強化
• 定期的なリスクと能力の再評価
• 必要なシステム強化と相まって、緊急事態における対応の批評と評価。

 

ISO 9000 品質管理システム フレームワークに緊急事態への備えを組み込むことで、緊急事態をタイムリーに、効果的かつ安全な方法で封じ込め、管理するための構造化されたアプローチが提供されます。

組織の意図とコミットメント

潜在的な危険が認識され、それが直接的な脅威であり、可能性は低いとしても非常に可能性が高く、比較的短期間に発生する可能性が高いと見なされない限り、緊急事態への備えの必要性を確信する人はほとんどいません。 しかし、緊急事態の性質上、このような認識は通常、イベントの前には行われないか、脅威ではないと合理化されます。 適切なシステムの欠如、または既存のシステムの障害は、インシデントまたは緊急事態を引き起こします。

効果的な緊急事態への準備計画へのコミットメントと投資は、組織に、安全な作業環境を提供し、道徳的および法的義務を満たし、緊急時の事業継続の見通しを高めるための能力、専門知識、およびシステムを提供します。 致命的ではない事故を含む炭鉱の火災や爆発では、被害の程度、採用された制御手段の種類と性質、または炭鉱の損失さえも原因で、事業継続の損失はしばしば重大です。 調査プロセスも大きな影響を与えます。 インシデントを管理および制御するための効果的な対策が講じられていないと、全体的な損失がさらに悪化します。

効果的な緊急事態準備システムの開発と実施には、経営陣のリーダーシップ、コミットメント、およびサポートが必要です。 したがって、次のことが必要になります。

• 継続的な経営陣のリーダーシップ、コミットメント、およびサポートを提供し、確保する
• 長期的な目標と目的を確立する
• 財政支援を保証する
• 人員の可用性と、トレーニングへのアクセスと参加を保証する
• システムを開発、実装、および維持するための適切な組織リソースを提供します。

 

必要なリーダーシップとコミットメントは、組織のすべてのレベルおよびすべてのユニット内での参加と協力を確保する権限を持つ、経験豊富で有能で非常に尊敬されている役員を緊急事態準備コーディネーターとして任命することによって実証できます。 コーディネーターのリーダーシップの下での緊急時準備計画委員会の形成は、組織全体で統合された効果的な緊急時準備能力を計画、編成、および実施するために必要なリソースを提供します。

リスクアセスメント

リスク管理プロセスにより、組織が直面しているリスクの種類を特定および分析して、その発生の可能性と結果を判断できます。 次に、このフレームワークにより、確立された基準に照らしてリスクを評価し、リスクが許容できるかどうか、またはそれらのリスクを軽減するためにどのような形式の処理を適用する必要があるかを判断できます (たとえば、発生の可能性を減らす、発生の結果を減らす、リスクのすべてまたは一部を移すなど)。リスクまたはリスクの回避）。 次に、特定されたリスクを制御するために、的を絞った実施計画が策定、実施、および管理されます。

このフレームワークは、偶発的な状況が発生した場合に効果的な制御を実装できるようにする緊急計画の作成にも同様に適用できます。 リスクの特定と分析により、可能性の高いシナリオを高い精度で予測できます。 次に、認識された緊急事態シナリオのそれぞれに対処するための管理手段を特定できます。これは、緊急事態への備え戦略の基礎を形成します。

識別される可能性が高いシナリオには、表 1 にリストされているシナリオの一部またはすべてが含まれる場合があります。別の方法として、オーストラリア標準 AS/NZS 4360: 1995—Risk Management などの国家標準が、リスクの一般的な原因、その他の分類のリストを提供している場合があります。リスクの影響範囲、および緊急事態への備えにおけるハザード分析の包括的な構造を提供するリスクの影響領域。

表 1. 緊急事態への備えの重要な要素/下位要素

出典: オンタリオ鉱山事故防止協会 (日付不明)。

緊急事態管理措置と戦略

緊急時準備システム内で、XNUMX つのレベルの対応措置を特定、評価、および開発する必要があります。 個別または一次応答 危険な状況またはインシデントを特定したときの個人の行動を含みます。

• 適切な監督者、管理者、または管理担当者に状況、状況、またはインシデントを通知する
• 封じ込め（基本的な消火、生命維持または救出）
• 避難、逃走、避難。

 

二次反応 消防隊、捜索救助隊、特別死傷者アクセスチーム (SCAT) など、インシデントの通知を受けた訓練を受けた対応者の行動で構成され、高度なスキル、能力、装備をすべて活用しています。

三次反応 一次および二次対応を安全に、または効果的に利用できない状況での特殊なシステム、機器、および技術の配備を含みます。

• 人員位置特定装置および地震イベント検出器
• 大口径ボーリングレスキュー
• 不活性化、リモートシーリングまたはフラッディング
• 監視/探査車両およびシステム (ボアホール カメラや大気サンプリングなど)。

 

緊急組織の定義

緊急事態は、事態の進行が許される時間が長ければ長いほど、より深刻になります。 オンサイトの人員は、緊急事態に適切に対応できるよう準備しておく必要があります。 状況が迅速かつ効果的に制御されるようにするには、多数の活動を調整および管理する必要があります。

緊急組織は、緊急戦略、管理構造 (または指揮系統)、人的資源、役割と責任、設備と施設、システムと手順を定義および統合する構造化されたフレームワークを提供します。 これは、初期の識別と封じ込め活動から、通知、動員、展開、復旧 (通常の運用の再確立) まで、緊急事態のすべての段階を網羅しています。

緊急組織は、次のような多くの重要な要素に対処する必要があります。

• 緊急事態に対する一次および二次対応能力
• 緊急事態を管理および制御する機能
• データの収集、評価、評価、意思決定、実施を含む調整とコミュニケーション
• 識別と封じ込め、通知と早期報告、緊急事態の宣言、特定の運用手順、消火、避難、救出と生命維持、監視とレビューを含む、効果的な管理に必要な幅広い手順
• 重要な機能的責任の特定と割り当て
• 制御、助言、技術、管理、およびサポート サービス
• 通信回線、権限レベル、説明責任、コンプライアンス、連絡、およびポリシーに関する通常業務から緊急業務への移行措置
• 緊急時の操作を長期間維持し、シフト変更を提供する能力と能力
• 人員の監督と管理を含む、緊急事態における組織変更の影響。 人員の再配置または再割り当て。 モチベーション、コミットメント、規律。 専門家や専門家、外部機関、執行役員の役割
• 営業時間外に発生した場合や、主要な組織メンバーが利用できない場合や緊急事態の影響を受けた場合などの状況に対処するための緊急時対応規定
• 三次対応システム、機器、および技術の統合と展開。

 

非常用施設、設備、資材

緊急事態を制御および軽減するために必要な施設、機器、および資材の性質、範囲、および範囲は、リスク管理プロセスの適用と拡張、および緊急制御戦略の決定を通じて特定されます。 たとえば、火災のリスクが高い場合は、適切な消火設備と設備を用意する必要があります。 これらは、リスク プロファイルと一貫して展開されます。 同様に、生命維持と応急処置または避難、脱出、救助に効果的に対処するために必要な施設、設備、資材は、表 2 に示すように特定できます。

表 2. 緊急時の施設、設備、および資材

 

緊急時に必要となる可能性のあるその他の施設や設備には、インシデント管理および制御施設、従業員および救助隊の集合エリア、サイトのセキュリティおよびアクセス制御、近親者およびメディアのための施設、資材および消耗品、輸送およびロジスティクスが含まれます。 これらの設備と機器は、事故の前に提供されます。 最近の鉱山の緊急事態により、避難所、通信、大気監視という XNUMX つの特定のインフラストラクチャの問題に焦点を当てる必要性が強まりました。

避難室

避難室は、地下職員の脱出と救助を強化する手段としてますます利用されています。 人が自己救助者になり、安全に水面と通信できるように設計されているものもあります。 他のものは、支援された救助を可能にするために、長期間避難するように設計されています.

避難室を設置するかどうかの決定は、鉱山の全体的な脱出および救助システムに依存します。 避難所の必要性と設計を検討する際には、次の要因を評価する必要があります。

• 閉じ込められる可能性
• 地下にいる人々が通常の脱出手段を介して避難するのにかかる時間。これは、大規模な作業を伴う鉱山や、低高度や急勾配などの困難な条件を伴う鉱山では長すぎる可能性があります。
• 地下にいる人が補助なしで脱出する能力 (例: 既存の病状またはフィットネス レベル、および事故で受けた負傷)
• 避難所を維持し利用するために必要な規律
• 視界が極端に悪く、圧迫されている状況で、職員が避難室を見つけるのを支援する手段
• 爆発と火に対する必要な耐性
• 必要なサイズと容量
• 提供されるサービス（例：換気/空気浄化、冷却、通信、衛生、および維持）
• 制御戦略としての不活性化の潜在的な応用
• 人員を最終的に回収するためのオプション (例: 鉱山救助隊や大口径の掘削孔)。

 

通信部

通信インフラストラクチャは、一般的にすべての鉱山に設置されており、運用の管理と制御を容易にするだけでなく、支援要請を通じて鉱山の安全に貢献しています。 残念ながら、インフラストラクチャは通常、大規模な火災や爆発に耐えられるほど堅牢ではなく、最も有益なときに通信が中断されます。 さらに、従来のシステムには、ほとんどの呼吸装置で安全に使用できないハンドセットが組み込まれており、通常、エスケープウェイではなく、固定プラントに隣接する主要な吸気口に配置されています。

インシデント後のコミュニケーションの必要性は、綿密に評価する必要があります。 インシデント後の通信システムはインシデント前のシステムの一部であることが望ましいですが、保守性、コスト、および信頼性を高めるために、スタンドアロンの緊急通信システムが保証される場合があります。 いずれにせよ、通信システムは、脱出、救助、および緊急事態管理戦略全体に統合されるべきです。

大気モニタリング

事件後の鉱山の状況に関する知識は、状況を制御するための最も適切な措置を特定して実施できるようにし、逃げる作業員を支援し、救助者を保護するために不可欠です。 事故後の大気監視の必要性を綿密に評価し、鉱山固有のニーズを満たすシステムを提供する必要があります。

• 通常および潜在的に異常な大気条件のための固定ステーションの大気および換気サンプリング ポイントの位置と設計
• 特に事故後に爆発性混合物が存在する可能性がある場合、鉱山の雰囲気を分析、傾向分析、解釈する能力の維持
• サンプリング遅延を最小限に抑え、システムの堅牢性を向上させるための、ボアホール周辺の管束システムのモジュール化
• インシデント後のチューブバンドルシステムの完全性を検証するためのシステムの提供
• 事件後に爆発性混合物が発生する可能性があり、救助者が鉱山に入る必要がある可能性がある場合のガスクロマトグラフィーの利用。

 

緊急事態への備えのスキル、能力、およびトレーニング

緊急事態に効果的に対処するために必要なスキルと能力は、核となるリスクと緊急事態管理手段の特定、緊急時の組織と手順の開発、および必要な施設と設備の特定によって容易に決定できます。

緊急事態への備えのスキルと能力には、緊急事態の計画と管理だけでなく、次のような包括的なトレーニング戦略に組み込む必要がある、一次および二次対応イニシアチブに関連するさまざまな基本スキルが含まれます。

• 事件の特定と封じ込め（例：消火、生命維持、避難と救出）
• 通知（例：無線や電話による手続き）
• 動員および展開活動（例：捜索救助、消火活動、死傷者管理および遺体の回収）。

 

緊急事態への備えシステムは、緊急事態における特定の、予測可能で信頼できる職場の結果の必要性、範囲、範囲、およびそれを支える能力を特定することにより、効果的な訓練戦略を開発するためのフレームワークを提供します。 システムには以下が含まれます：

• 必要な専門知識、スキル、および能力を開発する理由を詳述し、成功するための組織のコミットメントとリーダーシップを提供する意図の声明
• 重要なコンテンツ要素 (例: 火災、爆発、危険物、計画外の移動と放出、サボタージュ、爆弾の脅威、セキュリティ侵害など) を特定する緊急事態を管理するためのリスク管理と対策。
• 緊急時組織の定義 (戦略、構造、人員配置、スキル、システム、および手順)
• どの補助具、設備、施設、および人員が必要かを決定するトレーニングリソースの特定
• 識別と封じ込め、通知、動員、展開、および必要なスキルと能力ベースを開発するインシデント後の活動における要員のトレーニング
• システム全体の定期的なテスト、評価、および強化と、定期的なリスクおよび能力の再評価を組み合わせて、学習プロセスを完了し、効果的な緊急時準備システムが存在することを保証します。

 

表 3 に示すように、緊急事態への準備トレーニングは、いくつかのカテゴリに分類できます。

表 3. 緊急時対応トレーニング マトリックス

 

監査、レビューおよび評価

全体的な緊急システム、手順、施設、保守プログラム、設備、トレーニング、および個人の能力の有効性を評価および評価するために、監査およびレビュープロセスを採用する必要があります。 監査またはシミュレーションの実施は、例外なく、主要な活動の満足のいくパフォーマンスレベルの改善、建設的な批判、および検証の機会を提供します。

すべての組織は、運用シフトごとに、全体的な緊急計画を少なくとも年に XNUMX 回テストする必要があります。 非常用電源や遠隔警報システムなど、計画の重要な要素は、個別に、より頻繁にテストする必要があります。

監査には XNUMX つの基本的な形式があります。 水平監査 欠陥を特定するために、全体的な緊急計画の小さな特定の要素のテストが含まれます。 実際の緊急事態が発生した場合、一見些細な欠陥が重大になる可能性があります。 そのような要素と関連する欠陥の例を表 4 に示します。 垂直監査 緊急事態のシミュレーションを通じて、計画の複数の要素を同時にテストします。 遠隔地の鉱山や施設での緊急対応に関連する計画の発動、捜索救助手順、生命維持、消防、ロジスティクスなどの活動は、この方法で監査できます。

表 4. 緊急計画の水平監査の例

 

シミュレーションには、複数の部門の担当者が関与する場合があり、場合によっては、他社、相互扶助組織、または警察や消防署などの緊急サービスの担当者が関与する場合もあります。 外部の緊急サービス組織の関与は、すべての関係者に、緊急準備の運用、手順、および機器を強化および統合し、特定のサイトでの主要なリスクと危険に対する対応能力を調整するための貴重な機会を提供します。

正式な批評はできるだけ早く、できれば監査またはシミュレーションの直後に実施する必要があります。 表彰は、好成績を収めた個人またはチームに拡大する必要があります。 弱点は可能な限り具体的に記述し、必要に応じて体系的な改善を組み込むために手順をレビューする必要があります。 必要な変更を実装し、改善のためにパフォーマンスを監視する必要があります。

計画、実践、規律、チームワークを重視した持続的なプログラムは、バランスの取れたシミュレーションと訓練訓練に必要な要素です。 すべてのドリルが優れたドリルであることは、経験によって繰り返し証明されています。 すべての訓練は有益であり、強みを実証し、改善が必要な領域を明らかにする機会を提供します。

定期的なリスクと能力の再評価

静的なままのリスクはほとんどありません。 したがって、状況の変化 (例: 人、システム、プロセス、施設または機器) によってリスクの優先順位が変更されたり、システムの機能が低下したりしないように、リスクと制御および緊急時の準備措置の能力を監視および評価する必要があります。

結論

緊急事態はしばしば予期せぬ出来事と見なされます。 しかし、通信やテクノロジーが発達した現代において、本当に不測の事態と呼べる出来事や、経験したことのない不幸はほとんどありません。 新聞、危険警報、事故統計、および技術報告書はすべて、十分な準備ができていない人にとって将来がどうなるかについての健全な歴史的データとイメージを提供します。

それでも、業界が変化するにつれて、緊急事態の性質も変化します。 過去の経験から採用された技術と緊急対策に頼っても、将来のイベントに対して常に同じ程度のセキュリティが提供されるとは限りません。

リスク管理は、鉱山の危険性とリスクを理解し、効果的な緊急対応能力とシステムを開発するための包括的かつ構造化されたアプローチを提供します。 リスク管理のプロセスを理解し、継続的に適用する必要があります。特に、地雷救助要員を危険または爆発の可能性のある環境に配置する場合はそうです。

有能な緊急事態への備えを支えるのは、基本的な危険認識、初期のインシデントとトリガーイベントの早期認識と通知、および一次対応と脱出スキルに関するすべての鉱山職員のトレーニングです。 暑さ、湿気、煙、視界の悪い状況下での期待トレーニングも不可欠です。 これらの基本的なスキルについて担当者を適切にトレーニングできていないことが、インシデントと災害の違いになることがよくあります。

トレーニングは、緊急事態への備えの組織と計画を運用化するためのメカニズムを提供します。 定期的な監査とシミュレーションを組み合わせた品質システム フレームワーク内の緊急事態への準備の統合は、緊急事態への準備を改善および強化するためのメカニズムを提供します。

ILO の 1955 年の鉱山における安全衛生条約 (第 176 号) および 1995 年の ILO 勧告 (第 183 号) は、鉱山における安全衛生を改善するための全体的な枠組みを提供しています。 提案された緊急時準備システムは、条約と勧告で特定された結果を達成するための方法論を提供します。

了承： この記事の準備と批評において、炭鉱技術サービス マネージャー (オーストラリア、マインズ レスキュー サービス ニューサウスウェールズ州) の Paul MacKenzie-Wood 氏の助力に感謝します。

 

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