W wyniku prowadzonej działalności górniczej istnieje ryzyko narażenie górników na pracę w strefie zagrożenia wybuchem. Podczas wykonywanych prac wydobywczych węgla kamiennego oraz dalszej jego obróbki istnieje ryzyko zagrożenia wybuchem spowodowane powstawaniem pyłu węglowego oraz uwalnianiem znajdującego się w pokładach węgla – metanu. Wybuch jest bardzo niebezpieczny i stanowi poważne zagrożenie powstania trwałego uszczerbku na zdrowiu lub śmierci narażonych.

Metan w pokładach węgla kamiennego i związane z nim zagrożenie wybuchem jest jednym z najgroźniejszych zjawisk towarzyszących wydobywaniu węgla kamiennego. Metan występuje w złożu węglowym w postaci swobodnej (w porach, szczelinach) oraz w postaci związanej z węglem (w postaci gazu związanego fizyko-chemicznie z węglem). Wykonanie wyrobiska górniczego zaburza równowagę ciśnienia gazów w złożu. Do wyrobiska górniczego wypływa z calizny metan wolny i wydziela się metan związany fizyko-chemicznie (desorpcja metanu). Pomimo znaczącego postępu w rozpoznawaniu i zwalczaniu zagrożenia metanowego obserwuje się jego narastanie w wielu obszarach górniczych kopalń. Jest to związane ze zwiększaniem głębokości prowadzenia eksploatacji, coraz większą metanonośnością pokładów oraz ciśnieniem złożowym gazów. Zagrożenie metanowe w górnictwie węglowym jest spowodowane prowadzeniem eksploatacji na coraz większych głębokościach, wzrostem metanonośności pokładów węgla wraz z głębokością ich zalegania czy pojawieniem się na dużych głębokościach dynamicznego wydzielania się wolnego metanu, uwięzionego w strefach zaburzeń tektonicznych, takich jak uskoki czy szczeliny. Obecność metanu w powietrzu kopalnianym stwarza niebezpieczeństwo dla zdrowia górników, ponieważ metan wypiera tlen tworząc atmosferę utrudniającą oddychanie. Metan jest gazem palnym i zmieszany w odpowiednim stosunku z powietrzem tworzy mieszaninę wybuchową. Przy koncentracji do 5,0% metan wypala się spokojnie w zetknięciu ze źródłem termicznym, w przedziale 5,0 – 15% występuje zjawisko wybuchu, powyżej 15% mieszanina jest palna. Najsilniejszy wybuch ma miejsce przy 9% metanu. Taką koncentrację nazywa się stechiometryczną. Aby nastąpił wybuch, zawartość tlenu musi wynosić powyżej 12%. Wybuchy metanu charakteryzujące się dużą dynamiką są niezwykle groźne i mogą spowodować poważne poparzenia całego ciała, gwałtowne przemieszczenie pracownika oraz maszyn i urządzeń górniczych. Bardzo często wybuchy metanu kończą się śmiercią pracowników.

Pył węglowy, oprócz występowania jako czynnik chemiczny powodujący pylice jest zagrożeniem mogącym spowodować wybuch. W warunkach kopalnianych niebezpieczeństwo wybuchu pyłu węglowego jest kształtowane przez trzy parametry: odpowiednia ilość pyłu węglowego, zawartość w pyle kopalnianym substancji zabezpieczających pył węglowy przed wybuchem (np. pył kamienny lub woda) i możliwość zaistnienia inicjałów zapłonu. Warunkiem powstania wybuchu pyłu węglowego jest równoczesne wystąpienie trzech czynników. Pierwszym z nich jest obecność pyłu węglowy. W kopalniach węgla kamiennego wytwarzana jest nadmierna ilość pyłu węglowego, przede wszystkim w trakcie urabiania kombajnem oraz na przesypach przenośników odstawiających urobek do szybu wydobywczego. Drugi to czynnik aerodynamiczny, czyli pewne zjawisko o charakterze dynamicznym, którego aktywizacja charakteryzuje się powstaniem fali ciśnienia. Fala ciśnienia w wyrobisku powoduje unoszenie w powietrze kolejnych warstw zalegającego pyłu i utworzenie palnego, wybuchowego obłoku pyłowo-powietrznego. Trzecim składnikiem powstania wybuchu pyłu węglowego jest czynnik termiczny. Najczęstszymi inicjałami wybuchów pyłu węglowego są nieprawidłowo prowadzone roboty strzałowe, wybuchy metanu, łuk elektryczny oraz wybuch pożaru. Wybuch pyłu węglowego powstały w jednym miejscu może przenosić się, gdyż powoduje on powstanie nowych obłoków pyłu, które dalej wybuchają. W ten sposób wybuch może obejmować coraz to nowe grupy wyrobisk. Rozwijający się wybuch może objąć dużą część kopalni, a nawet całą kopalnię. Obecność metanu zwiększa zdolność wybuchową pyłu węglowego. Wybuch pyłu węglowego stanowi katastrofę, przez którą mogą zginąć górnicy nawet w odległości kilku kilometrów od epicentrum na skutek powstania atmosfery niezdatnej do oddychania. Wybuch pyłu węglowego może spowodować poważne poparzenia całego ciała oraz przemieszczenie pracowników, maszyn i urządzeń górniczych w wyniku siły wybuchu. Odniesione podczas wybuchu obrażenia powodują zazwyczaj śmierć górników.

Zagrożenie związane z wybuchem może być spowodowane występowaniem w pokładach węgla kamiennego metanu oraz powstającego podczas wielu prac górniczych pyłu węglowego. Odpowiednia koncentracja gazu lub pyłu węglowego oraz wystąpienie czynnika zapalającego może spowodować wybuch. Konsekwencją wybuchu są liczne urazy, poparzenia oraz śmierć pracowników kopalni.

Według opracowania wykonanego przez Instytut Medycyny Pracy im. prof. dra med. Jerzego Nofera w Polsce, w 2019 roku, w górnictwie stwierdzono 300 przypadków chorób zawodowych. Współczynnik zapadalności wynosił 216,4 na 100 000 pracujących. Procentowy udział poszczególnych schorzeń w górnictwie, w 2019 roku przedstawiono na diagramie kołowym (rys. 3).

Rysunek 3 Procentowy udział chorób zawodowych występujących w górnictwie wg Centralnego Rejestru Chorób Zawodowych Instytutu Medycyny Pracy im. prof. dr. med. Jerzego Nofera w Łodzi*.

*  Przedstawione w opracowaniu diagramy kołowe zostały przygotowane na podstawie monografii pt. „Choroby zawodowe w Polsce”. Jest to cykliczna publikacja zajmująca się problematyką chorób zawodowych. Roczne opracowania stanowią jedyne, pełne źródło informacji o stwierdzonych w Polsce chorobach zawodowych. Publikacje te, przygotowywane są przez Instytut Medycyny Pracy (IMP) im. prof. dra J. Nofera w Łodzi. Diagramy powstały w oparciu o publikację pochodzącą z 2020 roku, która zawiera informacje o zapadalności na choroby zawodowe w 2019 roku przez poszczególne grupy zawodowe: http://www.imp.lodz.pl/upload/choroby_zawodowe/2020/chorobyzawodowe_2019_19.06_final_na_str_imp.pdf