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,https://web.archive.org/web/20180713161254/geosci.elte.hu/Kontsek_Tamas_BANYASZATI_ALAPISMERETEK_jegyzet_2011.pdf 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