Sújtólég

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

A sújtólég keletkezése

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

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

Beszivárgás

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

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

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

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 szénporrobbanás 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

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

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

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

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

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

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

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

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

• 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

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

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

1892-es bányarobbanás hírének illusztrációja egy francia újságban

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
Zaszjagyko	Ukrajna	2008	106

Sújtólég-események Magyarországon

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:

• Tatabánya, II. akna, 1899. április 8.: a halálos áldozatok száma 6 fő

• Tokod, Erzsébet akna, 1942: a halálos áldozatok száma 51 fő
• Tatabánya, XII. akna, 1950. december 30.: a halálos áldozatok száma 81 fő (jelentős részük a sújtólégrobbanást követő szénporrobbanás következtében vesztette életét)
• Tatabánya, XV/A akna, 1963. december 4.: a halálos áldozatok száma 26 fő
• Tatabánya, XV/A akna, 1963. december 8.: a halálos áldozatok száma 3 fő
• Tatabánya, XII/A akna (Vadorzó), 1978. február 16. 12 óra 40 perc: a halálos áldozatok száma 26 fő [https://web.archive.org/web/20140515025447/http://www.kemma.hu/komarom-esztergom/kozelet/nem-feledik-a-banyasz-hosoket-302119 Archiválva 2014. május 15-i dátummal a Wayback Machine-ben [2]
• Oroszlány, Márkushegy, 1983. június 22.: a halálos áldozatok száma 37 fő. [1]

Források

• Faller Jenő: Jó szerencsét! Események, képek a bányászat múltjából. Műszaki Könyvkiadó.Budapest, 1975
• Faller Gusztáv: "Jó szerencsét!" Bányászat Magyarországon. Budapest, 1997
• 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
• http://w3.hdsnet.hu/exert/bal_tbakna.htm

További információk

• Bánya- és kohóbalesetek elháritása (MEK)