Na zdjęciu w nagłówku widzimy górników z Limburgii po pracy. A co dwóch z nich trzyma w dłoniach? Termosy z kawą? Nie. Odpowiedź znajdziesz w tekście poniżej.

Kopalnia Oaks, Barnsley, Yorkshire
Niewielkie miasteczko Barnsley w XVII w. rozbrzmiewało klekotem warsztatów tkackich, a stało się znane dzięki przetwórstwu lnu i późniejszemu rozwojowi handlu lnianym płótnem. Początkowo drobni tkacze pracowali w domowych warsztatach (tzw. cottage industry). Jednak dwieście lat później, wraz z rewolucją przemysłową, produkcja chałupnicza przeniosła się do fabryk i młynów. Do napędu warsztatów tkackich potrzebna była MOC. Początkowo dostarczały jej młyny wodne (np. wzdłuż rzeki Dearne). Ale od lat 40. XIX wieku coraz śmielej zaczęły pojawiać się maszyny parowe, odrywając przemysł od rzek i pozwalając na budowę zakładów tam, gdzie wcześniej nikt ich nie planował. Ekspansja pary w Barnsley nie była niczym wyjątkowym. To właśnie maszyna parowa stała się motorem rewolucji przemysłowej, która gwałtownie zmieniała przemysł Wielkiej Brytanii i świata. I właśnie maszyna parowa wzbudziła nowy rodzaj popytu: zapotrzebowanie na własne paliwo – węgiel.

Nowe, wielkie zapotrzebowanie na węgiel spowodowało, że w latach pięćdziesiątych XIX w. kopalnie w regionie zaczęły powstawać jak grzyby po deszczu, a istniejące jęły się rozbudowywać. Węglowe prosperity regionu trwało sto lat – dopiero w latach pięćdziesiątych XX wieku rozpoczął się czas upadku kopalń w regionie. A upadać było czemu: 10 lat później w promieniu 40 km od ratusza w Barnsley istniało nadal 70 kopalń!

Ale w roku 1850 tego upadku nikt w Yorkshire nie przewidywał – tak samo, jak nie domyślano się rychłego upadku przemysłu lniarskiego. Ten potrzebował jeszcze czterdziestu lat, aby przegrać konkurencję z tańszą bawełną. Import lnu z Rosji i Irlandii był drogi, i odtąd, aż do dziś, lniana (łatwo się mnąca) marynarka stała się symbolem luksusu.

Rewolucja przemysłowa
Mnożące się kopalnie węgla działały na populację regionu Yorkshire jak pompa ssąca. Rozrastająca się ludność regionu znajdowała w nich zatrudnienie. Nie brakowało chętnych do ciężkiej roboty pod ziemią. Do regionu zaczęli ściągać ludzie – całe rodziny, nierzadko z dziećmi. Każda para rąk się liczyła. Górnictwo dawało chleb, ale i zabierało zdrowie.

Środa 12 grudnia 1866 była kolejnym zwykłym dniem roboczym w kopalni The Oaks w Hoyle Mill. Pod ziemię zjechało 340 mężczyzn i chłopców: rębacze, nosiciele węgla do szybu, przewodnicy koni ciągnących wagoniki z urobkiem, cieśle (obudowy chodników były drewniane) i w końcu mali chłopcy, których zadaniem było otwieranie i zamykanie drzwi wentylacyjnych, aby umożliwić przejazd wagoników.

O 13:20, gdy pozostała mniej niż godzina do końca zmiany, olbrzymia eksplozja wstrząsnęła okolicą. W promieniu 5km odczuwano wstrząsy przypominające  trzęsienie ziemi. Towarzyszył im ryk podobny do grzmotu. Z szybów kopalni zaczęły wystrzeliwać w powietrze czarne kolumny dymu, pyłu i gruzu.

Kopalnia zamieniła się w piekło.

O tym, co działo się pod ziemią, aż strach myśleć. Część pracujących zginęła na miejscu. Wielu zostało tam uwięzionych. Na powierzchni uznano, że nikt tego wybuchu przeżyć nie mógł. Jakież było zdumienie obecnych, gdy nazajutrz po wybuchu z jednego z zawalisk wyszło kilku oszołomionych mężczyzn!
To był moment, który tworzył historię i nową etykę działań ratowniczych – taką, która obowiązuje w górnictwie do dziś: akcja ratownicza idzie zawsze PO ŻYWYCH i trwa aż do odnalezienia ostatniego zaginionego!

Przyczyną katastrofy był wybuch metanu, który doprowadził do pożaru. Ogień trawiący podziemia po wybuchu pierwotnym spowodował – drugiego dnia – kolejną eksplozję. Tym razem, obok metanu, wybuchł także pył węglowy.

Składane po tragedii raporty donosiły: „Wpływ katastrofy na społeczność miasteczka był ogromny. Praktycznie cała dorosła populacja mężczyzn z kilku ulic w Hoyle Mill tego popołudnia została wyeliminowana. ”

Na miasteczko z szarego nieba opadał deszcz sadzy opisany jako „czarny śnieg”…

Katastrofa w kopalni Oaks była jedną z setek podobnych, jakie zdarzały się w górnictwie (głównie węglowym) na przestrzeni wieków. Ta jednak okazała się tragicznie śmiercionośna – w sumie w obu wybuchach zginęło ponad 380 górników i ratujących ich ochotników. Niektóre ciała odnaleziono dopiero po dwóch latach.
Ale co było przyczyną metanowych wybuchów w tej i w wielu innych tragediach?

* * *

„Spać chodzimy po zmroku”
Do 1880 roku cywilizację po zachodzie słońca ogarniał mrok, który ludzie nieśmiało odsuwali na kilka kroków przy pomocy żywego ognia – łuczyw, pochodni, kaganków i świec.

Dopiero w 1880 roku w USA na scenę wkroczyli panowie Westinghouse i Edison. Każdy z nich miał inną koncepcję produkcji prądu elektrycznego, ale obaj chcieli na końcu linii elektrycznej umieścić to samo: elektryczne źródło światła!

W jednej ze scen filmu o tym sporze – „Wojna o prąd” – Edison wygłasza płomienne przemówienie na schodach nowojorskiej giełdy. Tylko dlatego wiemy, że to budynek na Wall Street, bo pojawia się odpowiedni napis. Ale reszta kadru tonie w ciemności.

Szczyt schodów oświetla rząd pochodni, ledwie rozjaśniających postać Edisona i dolną część kolumnady. Natomiast cała reszta – kapitele, fronton, zebrany tłum – pozostają pogrążone w mroku.

Pamiętam, jakie wrażenie w latach 70. zrobiła na mnie scena z serialu „Brygady Tygrysa”. Francuscy detektywi w 1907 roku tropią zło. Osaczają niedobrego złoczyńcę w potrzasku, otaczają jego kryjówkę swymi automobilami. Główny bohater filmu, komisarz Valentin rzuca rozkaz: „Zapalić reflektory!”
I detektywi pędzą do swych pojazdów, odchylają szybki mosiężnych reflektorów i zapalają w nich jakieś marne knociki! Zapałkami zapalają!

Ale dlaczego musimy zajmować się filmowymi impresjami?

Ciemność widzę, ciemność!!
Ano musimy, by sobie uświadomić, że jeszcze zupełnie niedawno jedynym, ale to naprawdę jedynym źródłem sztucznego światła był otwarty ogień. Coś się musiało palić, dając lepsze lub gorsze źródło fotonów, które – uderzając w czopki i pręciki dna oka etc…
No właśnie: było ciemno. Praktycznie do 1853 r., kiedy to pierwszy raz użyto we Lwowie lamp naftowych Łukasiewicza (sala operacyjna!), palono łuczywa, drewno, kaganki olejowe, łojowe i świece. Światła było z tego niewiele, ale za to powstawało sporo kopciu, często specyficznego zapaszku, a niekiedy i dymu…

W 1862 niemiecki chemik Wöhler opracowuje sposób otrzymywania karbidu (węglika wapnia), który w kontakcie z wodą wytwarza palny gaz – acetylen. Ten, użyty jako paliwo w lampie karbidowej, jest przełomem: daje silne, jasne (10 razy jaśniejsze od kaganka!), białe, miłe dla oka światło. Znakomicie rozświetla duże przestrzenie, ale do wnętrza mieszkań się nie nadaje. Karbid paskudnie śmierdzi, zanieczyszczony jest fosforem i siarką, dającymi ostatecznie fosforowodór PH₃ (zapach gnijącej ryby) i siarkowodór H₂S (smród gnijących jaj), więc do lat 40. XX wieku sprawdzał się idealnie do oświetlania kopalń, lokomotyw, a nawet rowerów, lecz nie pomieszczeń mieszkalnych. Uczyć się przy takiej lampie raczej się nie dało (Młodzież słucha! Ona się uczy!).

Inna sprawa, że od otwartego ognia nadal odejść się nie udawało. I teraz ten płomień gorejący wprowadzamy do kopalnianych, zamkniętych przestrzeni…

Skąd w kopalni bierze się metan?
W kopalniach węglowych ze złoży węgla w sposób naturalny uwalnia się metan. W dawnych sztolniach, które były dość płytkie, metanu było stosunkowo mało. Ale po im głębsze pokłady sięgano – tym bardziej wzrastała ich metanowość. Na większych głębokościach w złożach węgla kamiennego wysokie ciśnienie i wyższa temperatura plus miliony lat wolnego czasu na taką reakcję – przetworzyły materię organiczną i węgiel w gazowy metan i inne węglowodory. Węgiel czy łupki na większej głębokości są bardziej „dojrzałe” geotermalnie i zawierają więcej uwięzionego gazu.

W polskich kopalniach węgla kamiennego metanowość złoża może wyglądać na przykład tak:
głębokość 500 m – metanowość wynosi ok. 2–6 m³ CH₄ na tonę węgla
głębokość 1000 m 8–15 m³ CH₄/tonę
Powyżej 1200 m: ilość metanu może przekraczać 20 m³ CH₄/tonę i więcej

Współczesny kombajn węglowy potrafi w godzinę urobić ze ściany 200 ton węgla, z których uwalniają się setki metrów sześciennych metanu.

METAN to bardzo palny (przecież to „gaz ziemny”!), lżejszy od powietrza, bezwonny gaz. Gromadzi się w szczelinach i porach skał, a także jest absorbowany przez powierzchnię węgla. Może też tworzyć „kieszenie metanowe”, a ilość zgromadzonego tak pod wielkim ciśnieniem gazu bywa olbrzymia.
W kopalni metan cały czas przesącza się do wolnej przestrzeni chodników i wyrobisk. Jest to o tyle groźne, że mieszając się z powietrzem (w stężeniu 4%–15%) tworzy ogromnie wybuchową mieszaninę.
Eksplodujący metan to temperatura 1500°C, DEMOLUJĄCA fala uderzeniowa, wypalenie dostępnego tlenu i powstanie tlenku oraz dwutlenku węgla. Jeśli ludzi pracujących w okolicy zapłonu nie zabił natychmiast wybuch i temperatura, zabije ich uduszenie i zaczadzenie.

Wybuch metanu bez trudu może zainicjować kolejną eksplozję – wszechobecnego w kopalni węgla pyłu węglowego. Ten, rozpylony w powietrzu przez falę uderzeniową, wybucha jak metan.

Miejsce takie jak podziemna kopalnia, to skrajnie nieprzyjazne środowisko, pełne naturalnych niebezpieczeństw czyhających na pracujących w niej ludzi. Ciemność, wilgoć, fatalna jakość powietrza, ryzyko zawalenia się ścian chodników, i w końcu – różne gazy. Gazy, które mogą doprowadzić do błyskawicznej śmierci wszystkiego, co żywe, albo zabijać po cichu, niepostrzeżenie.
Metan, tlenek i dwutlenek węgla, siarkowodór, a także „dyscyplina” dodatkowa – radon.

Przed dwustu laty i wcześniej górnicy nie mieli świadomości, ani czym dokładnie jest metan, ani jak go wykrywać. Nie istniały skuteczne systemy wentylacji ani czujniki gazu. Kopalnie były słabo przewietrzane, więc metan gromadził się w wyrobiskach często i w dużych ilościach.

Do oświetlania podziemi używano otwartych płomieni (świec, kaganków olejnych, pochodni), co w połączeniu z obecnością metanu prowadziło do tragicznych wypadków. Wystarczyła iskra, by doszło do eksplozji, która często kończyła się śmiercią dziesiątek, a czasem setek górników.

Eksplozje były nagminne i nagminnie śmiertelne. Charakterystyczne poparzenia u ocalałych z takich katastrof obejmowały części ciała, które były odkryte: twarz, szyję, dłonie wystające z koszuli. W głębszych, gorętszych i bardziej wilgotnych kopalniach ludzie pracowali rozebrani do pasa, przez co poparzenia były rozleglejsze. W większości wypadków wspólnym typem urazu były poparzenia dróg oddechowych – bardzo poważna, fatalnie rokująca kontuzja.

Brak wiedzy i skutecznych środków zapobiegawczych sprawiał, że eksplozje były praktycznie nieuniknione.
W niektórych kopalniach śmierć górników z powodu wybuchu metanu była tak powszechna, że traktowano ją jako „ryzyko zawodowe”. Metan nazywano „cichym zabójcą” – był bezwonny, niewidoczny i zdradliwy. W polskich kopalniach zwano go „ogniem gazowym”.

Krajobraz po eksplozji:
Co pozostaje w chodnikach po wybuchu metanu? W lutym 1876 roku w kopalni Jabin w Saint-Étienne doszło do potężnego wybuchu metanu, w wyniku którego zginęło 216 górników. Jeden z uczestników akcji ratunkowej opisał dramatyczne sceny:
„W zawalonym przekopie oddychało się ciepłym i dusznym powietrzem. (…) Wszędzie na drodze widziałem jedynie trupy. To było straszne. Kilku nieszczęśników znaleźliśmy w sczepionych i zwęglonych grupach. (…) Spektakl, jaki przedstawiało wnętrze kopalni w bladym świetle naszych lamp, z pozbieranymi odpadami, zniszczonymi chodnikami i hekatombą trupów, miał w sobie coś z fantastyki.”

22 grudnia 1985 roku w kopalni „Wałbrzych” doszło do wybuchu metanu na głębokości około 671 metrów. Zginęło 18 górników. Daniel Klamecki, jeden z ocalałych, wspomina:
„Uciekaliśmy w niemal całkowitej ciemności. Zapylenie było tak duże, że żeby utrzymać kierunek, trzymaliśmy się lin podtrzymujących taśmy górnicze biegnące wzdłuż chodnika. Pod nogami czuliśmy ciała tych, którzy zginęli. Kto wie, może to, że ich nie widzieliśmy, pomogło nam nie wpaść w panikę i uratowało życie?”

200 lat temu sytuacja wyglądała – szczerze mówiąc – na beznadziejną.

Splot szczęśliwych i wesołych przypadków
Na szczęście zimą roku 1778 w Penzance w Kornwalii urodził się chłopczyk – Humphry Bartholomew Davy. Jako nastolatek swoją przyszłość widział w twórczości literackiej. Ale znowu szczęśliwie – jako szesnastolatka oddano go do terminu u miejscowego aptekarza.

I się zaczęło! Zainteresował się chemią, samodzielnie budował aparaty chemiczne i przeprowadzał eksperymenty – nie zawsze bezpieczne. Raz prawie doprowadził do wybuchu w rodzinnym domu. Jego zainteresowania zwróciły uwagę dwóch uczonych, którzy zarekomendowali go pracy w bristolskim Pneumatic Institution. Właśnie tam zaczął eksperymentować z podtlenkiem azotu – znanym dziś jako gaz rozweselający. Jako pierwszy dokładnie opisał jego działanie. Sam zresztą też wdychał go dla testów, ku rozbawieniu obserwatorów.

Davy szybko zdobył sławę błyskotliwego eksperymentatora. W wieku 23 lat (sic!) został profesorem chemii w Royal Institution w Londynie, gdzie rozpoczął prowadzenie wykładów. Sala wykładowa pękała w szwach, a jego pokazy były popularne jak teatr – Davy celowo robił „efektowne” eksperymenty z ogniem i wybuchami. Z tego okresu przypisywane mu jest stwierdzenie: „Przeprowadzę teraz doświadczenie z trującym gazem i gdybym podczas doświadczenia się przewrócił, to proszę mnie wówczas wynieść na świeże powietrze. Wykład byłby na tym skończony.”

Uświadommy sobie, że w roku 1800 znano dopiero 31 pierwiastków chemicznych. Do końca XVIII wieku pierwiastki odkrywano głównie metodami fizycznymi i prostymi reakcjami chemicznymi, a były to głównie te występujące w przyrodzie w postaci wolnej lub te łatwe do wydzielenia z rud (złoto, miedź, żelazo, cynk, węgiel, siarka, tlen, azot…). Epoka, u której początku stanął Davy, powiększyła tę liczbę do ponad 90 pierwiastków. I to Davy spektakularnie otworzył listę nowych odkryć, kiedy „zainteresował się” prądem elektrycznym i elektrolizą stopionych soli – i w efekcie wydobył na światło dzienne sód, potas, wapń, magnez, stront, bar i bor.

Lampa Davy’ego – światełko w ciemności
W roku 1815 bardzo już znanego sir Humphry’ego Davy`ego poproszono go o pomoc w rozwiązaniu problemu nagminnych eksplozji w kopalniach węgla. Górnicy ginęli przez wybuchy metanu wywoływane przez zwykłe lampy z otwartym ogniem. Davy w tym czasie był już nie tylko słynnym uczonym, ale i docenianym wynalazcą. Ustalił, że to otwarty ogień inicjuje zapłon palnego gazu zawartego w powietrzu, dlatego skupił się na odcięciu kontaktu płomienia z otoczeniem. Zbudował lampę (potem nazwaną lampą bezpieczeństwa), która w bardzo prosty i skuteczny sposób ten kontakt przerywała.
W lampie było paliwo (wówczas olej wielorybi, potem olej roślinny), był knot, był płomień – ale płomień ten otaczała „koszulka” z gęstej metalowej siatki.

Istotą odkrycia Davy’ego był fakt, że płomienie nie mogą rozprzestrzeniać się przez małe otwory w metalowej siatce: rozpoczął serię eksperymentów z metalowymi rureczkami i siatkami o różnych rozmiarach i gęstościach, zanim znalazł odpowiednią wielkość oczek do użycia w ostatecznej wersji swojego wynalazku. Kluczowe było również użycie siatki metalowej, ponieważ druty pochłaniały ciepło płomienia i schładzały go.

Aby ogień płonął, wymagana jest wysoka temperatura. Zwykle po zapaleniu płomienia niezbędne ciepło zapewnia reakcja chemiczna samego ognia, co pozwala mu przetrwać aż do wyczerpania paliwa. Kiedy płomień styka się z metalową gazą lampy Davy’ego, płomień jest chłodzony do tego stopnia, że gaśnie w miejscu kontaktu w siatką.

Lampa wydawała się być idealnym rozwiązaniem problemu w kopalniach metanowych. Oprócz bezpiecznego (raczej słabego) światła dawała jeszcze dodatkową, ogromną korzyść: pracowała jak wskaźnik obecności metanu w powietrzu chodnika. Płomień, czerwonawo-żółty w swojej naturze (olej wielorybi), w obecności metanu wydłużał się, stając się jednocześnie jasnoniebieski. Im większa zawartość metanu – tym wysokość płomienia rosła. Wystarczyło więc lampę podnieść pod strop chodnika (metan jest lżejszy od powietrza) i obserwować płomień. Ale to nie wszystko: lampa zbliżona do spągu chodnika mogła wskazać na obecność dwutlenku węgla lub siarkowodoru, który powoduje przygasanie płomienia (stwierdzono, że lampa Davy’ego gaśnie, jeśli zawartość dwutlenku węgla osiąga ponad 5% i zawartość tlenu spada do 17%).

Lampa Davy`ego w niezmienionej co do zasady działania formie używana była przez górników na całym świecie przez kolejne 100 lat. Nieco modyfikowano jej kształt, dla pewności dodawano drugą siatkę, szklany klosz, zmieniono paliwo z oleju wielorybiego na olej mineralny, a po 50 latach na benzynę (stąd wśród polskich górników popularna jest nazwa „benzynka”). Zbiorniczek lampy z 50 g benzyny pozwala na jej pracę przez 14 godzin.

Aby wzmocnić efekt pomiarowy lampy, 60 lat po wynalazku Davy`ego niemiecki inżynier Franciszek Pieler (koniec swej kariery zawodowej i życia spędził w Rudzie Śląskiej) wprowadził proste a cenne ulepszenia. Jako paliwo zastosował spirytus, który pozwala na bardzo dokładne określenie zawartości metanu. Spirytusowy płomyk wykrywa metan w bardzo niskim stężeniu – ¼%.

Lampa Pielera ma zarówno wyższy komin, jak i wewnętrzną siatkę, dzięki czemu płomień alkoholu, rosnący pod wpływem domieszki metanu do ponad 10 centymetrów, ma wystarczająco dużo miejsca. Klosz jest wyposażony w dodatkowe blachy, w których wytłoczono otwory pełniące funkcję skali (¼, ½, ¾, 1…1¾). Dzięki temu można z dokładnością do ćwierci procenta odczytać zawartość metanu w powietrzu.

Stężenie metanu można odczytać na skali:

• przy stężeniu ¼% sino-niebieski płomień o niewyraźnych konturach osiąga wysokość 3 cm;
• przy stężeniu ½% sino-niebieski płomień ma przy palniku wyraźną sylwetkę i osiąga wysokość 5–6 cm;
• przy stężeniu ¾% płomień jest wyraźnie niebieski, ma wyraźne kontury i osiąga wysokość 7,5 cm;
• przy stężeniu 1% intensywnie niebieski płomień o wyraźnych konturach osiąga wysokość 9 cm;
• przy stężeniu 1¼% intensywnie niebieski płomień o wyraźnych konturach osiąga wysokość 10 cm;
• przy stężeniu 1½% intensywnie niebieski płomień o wyraźnych konturach osiąga wysokość 12 cm;
• przy stężeniu 1¾% jaskrawy niebieski płomień o ostrych konturach osiąga koniec siatki;
• przy stężeniu 2% jaskrawy niebieski płomień sięga krańca komina, a siatka znajduje się w jego wnętrzu.

Stężenie 2% metanu to sygnał do natychmiastowej ewakuacji ludzi z zagrożonego metanem rejonu.

Lampa Pielera nie była już źródłem światła, bo płomień spirytusowy jest bardzo blady (dlatego w słynnej scenie z płonącym spirytusem w filmie „Popiół i diament” w kieliszkach płonie wysokooktanowa benzyna), ale spełniała bezcenną rolę pomiarową i ostrzegawczą. By polepszyć oddawanie ciepła płomienia i zredukować niebezpieczeństwo zapłonu oraz eksplozji metanu, wszystkie części lampy są ze sobą mocno skręcone metalowymi śrubami po to, by ciepło płomienia oddawane było do otoczenia całą powierzchnią metalowej lampy i ewentualne zmieszane z metanem powietrze nie mogło się zapalić od płomienia ani od rozgrzanych części lampy.

Obok Davy’ego na podobny pomysł lampy wpadł inny wynalazca – George Stephenson. Obie konstrukcje ujawniono światu w zbliżonym czasie, co doprowadziło do „nieporozumień” rozstrzyganych później w nieprzyjemnych procesach sądowych. Należy dodać, że w pewnym momencie procesy były toczone niejako „o pietruszkę”, ponieważ Davy zrzekł się pieniędzy za swój wynalazek, udostępniając go na zasadzie górniczego open source.

Lampa Stephensona zamiast siatki używała cylindra z blachy z szeregiem niewielkich otworów. Swoje zadanie spełniała podobnie jak konstrukcja siatkowa, choć ilość światła była zauważalnie mniejsza. Aby to zmienić, konstruktor zastosował szklany klosz, który był jednak podatny na stłuczenie. Niemniej lampa, zwana później przez użytkowników lampą Geordie, miała dużą zaletę: wydłużający się pod wpływem metanu płomień osiągał wysokość komory spalania lampy i gasł. W lampie Davy’ego niegasnący płomień rozgrzewał całe urządzenie do niebezpiecznie wysokiej temperatury.

Praca z lampą bezpieczeństwa: nie tego się spodziewano
Po pierwszej demonstracji możliwości lampy Davy`ego jeden z dziennikarzy napisał: „Lampa zapewnia górnikowi absolutne bezpieczeństwo dzięki doskonałej wentylacji kopalni Whitehaven i zastosowaniu cennego instrumentu Sir Humphreya”.
A jednak ta prognoza nie sprawdziła się: wypadki spowodowane eksplozją „karbonizowanego wodoru”, które miały miejsce w ciągu następnych trzydziestu lat, tylko w sztolniach Whitehaven zabiły 137 osób!! Komisja Specjalna ds. Wypadków w Kopalniach poinformowała w 1835 r., że: „wprowadzenie lampy Davy`ego doprowadziło do wzrostu liczby wypadków w kopalniach.”
Powód był paradoksalny: bezpieczna lampa zachęcała do pracy w częściach kopalni, które wcześniej były zamknięte ze względu na zbyt wielkie niebezpieczeństwo metanowe! Na przykład w 1835 r. 102 mężczyzn i chłopców zginęło w wyniku eksplozji ognia w kopalni Wallsend pracującej na wyrobisku Bensham, opisanym podczas kolejnego dochodzenia jako „skrajnie niebezpieczny, wymagający najwyższej staranności”.

Lampy musieli kupować sami górnikcy, a nie pracodawcy. Taka tradycja: zgodnie z nią górnicy kupowali własne świece w sklepie firmowym. Przepisy kopalń nalegały, aby używać tylko tych lamp. W praktyce przepisy te nie były ani przestrzegane, ani egzekwowane. Górnicy nadal woleli lepsze oświetlenie od ciemnawej lampy bezpieczeństwa.
Po dwóch wypadkach w kopalni Cumberland, których powodem były odkryte płomienie, Królewska Komisja ds. Zatrudnienia Dzieci skomentowała zarówno brak uczenia się po poprzednich wypadkach, jak i „dalszą absurdalność noszenia lampy Davy`ego w jednej ręce ze względów bezpieczeństwa, a nagiej zapalonej świecy w drugiej. Kiedy takie postępowanie jest dozwolone w kopalniach dwóch najbogatszych właścicieli węgla w królestwie, przestajemy się zastanawiać nad wszystkim, co może mieć miejsce w małych kopalniach prowadzonych przez ludzi bez kapitału i wiedzy”.

Innym powodem wzrostu liczby wypadków była wrażliwość lampy na uszkodzenia. Nieosłonięta metalowa siatka mogła zostać łatwo zniszczona: gdy tylko pojedynczy drut pękł lub zardzewiał, lampa stawała się niebezpieczna.
Dodatkow w dziewiętnastowiecznych realiach pracy w kopalniach ostrzegawcze stany płomienia lampy nie zawsze były zauważane na czas.

Skoro same lampy bezpieczeństwa nie wystarczały, szukano sposobu pozbycia się metanu. Ustawa o kopalniach z 1860 roku określiła warunki wentylowania kopalń, aby przewietrzać zametanowane chodniki powietrzem zewnętrznym wtłaczanym na dół. To był strzał w dziesiątkę, stosowany do dzisiaj! W ten sposób rejony wydobycia miały stawać się (w zwykłych okolicznościach) zdatne do pracy górników. Ustawa wymagała także, aby lampy bezpieczeństwa były sprawdzane i bezpiecznie umieszczane w kopalni przez należycie przeszkoloną, upoważnioną osobę.

Kłopot z jasnym oświetleniem miejsca pracy pod ziemią istniał bez przerwy, nawet gdy używano lamp nowych i czystych (z nieokopconymi siatkami). Ich światło było po prostu słabe, a w warunkach zapylenia w miejscu pracy problem oświetlenia nadal był ogromny. Jego rozwiązanie przyniosło dopiero oświetlenie elektryczne dostępne i wprowadzane pod koniec XIX wieku.

A jak mierzy się obecność metanu dzisiaj?
Przełom w wykrywaniu metanu nastąpił w 1927 roku, gdy dr Oliver Johnson, pracownik Standard Oil Company, opracował pierwszy czujnik katalityczny. Składał się on z dwóch elementów: aktywnego (katalitycznego) i referencyjnego (nieaktywnego). Element aktywny pokryto katalizatorem, najczęściej platyną lub palladem, który umożliwiał spalanie metanu w niższej temperaturze – około 500°C. Element referencyjny, niereagujący z gazem, służył do porównania.

Oba elementy podgrzewano do temperatury 400–600°C za pomocą prądu elektrycznego. W obecności metanu gaz reagował z tlenem na powierzchni katalitycznej elementu aktywnego, ulegając spalaniu bez otwartego płomienia. Proces ten zwiększał temperaturę elementu aktywnego, co powodowało wzrost jego oporu elektrycznego (zgodnie z zasadą termistorową). Czujnik porównywał opór elementu aktywnego z oporem elementu referencyjnego, który pozostawał niezmieniony, ponieważ nie reagował z gazem. Różnica w oporze była proporcjonalna do stężenia metanu w powietrzu, co pozwalało na generowanie sygnału elektrycznego wskazującego poziom gazu.

W Polsce również rozwijano własne konstrukcje metanomierzy, dążąc do uniezależnienia się od importu (horror „wkładu dewizowego”). W latach 70. XX wieku w katowickim Ośrodku Badawczym Elektroniki i Automatyki Górniczej SMEAG (późniejszym EMAG) inż. Aleksander Pańków, pracownik Zakładu Metanometrii, wraz z zespołem opracował i opatentował czujnik katalityczny do indywidualnego metanomierza przeznaczonego dla każdego górnika.*

Detektor składał się z platynowego drucika zwiniętego w malutką sprężynkę. Ten miniaturowy element zanurzano w roztworze tlenku glinu, który tworzył warstwę o dużej powierzchni, przyjmującą katalizator – pallad. Element referencyjny, czyli druga spiralka, pokryty był jedynie warstwą tlenkową, bez katalizatora. Obie spirale umieszczano w osłonach przeciwogniowych (jesteśmy przecież w metanowej kopalni!) i podgrzewano prądem elektrycznym pochodzącym z akumulatora lampy czołowej, którą każdy górnik miał przymocowaną do hełmu. Niewielka różnica temperatur między elementami generowała napięcie, które przekładało się na wychylenie wskazówki urządzenia, widoczne dla użytkownika metanomierza. Pomiary były bardzo precyzyjne i umożliwiały wykrywanie szerokiego zakresu stężeń metanu.

Współczesne czujniki interferencyjne działają na zasadzie porównania przepuszczalności optycznej czystego powietrza w komorze referencyjnej z powietrzem w sąsiedniej komorze badawczej. Podczas pomiaru powstają prążki interferencyjne, których odchylenie jest proporcjonalne do stężenia metanu.

Współcześnie, mimo zaawansowanych urządzeń pomiarowych, wciąż dochodzi do wybuchów metanu. Przyczyny są różne, ale znaczącą rolę odgrywa tzw. czynnik ludzki. Nawet dokładne i natychmiastowe wyniki pomiarów okazują się bezużyteczne, jeśli są ignorowane. W pogoni za realizacją planu, terminowym wykonaniem prac czy uniknięciem przestojów w wyrobisku (np. na czas wywietrzenia do bezpiecznego poziomu) wskazania przyrządów bywają świadomie pomijane. Czujnik metanu można zasłonić kurtką, umieścić w strumieniu świeżego powietrza z lutni (przewodu doprowadzającego czyste powietrze z powierzchni) lub dokonać tendencyjnej „interpretacji wyników”.
Takie wnioski płynęły z dochodzeń prowadzonych po kopalnianych tragediach ostatnich dekad.

* Prywatnie Pańków był (i jest) alpinistą i himalaistą z prężnego Gliwickiego Klubu Wysokogórskiego. Jak pisze Krystian Żymełka o EMAG-u: „Tak się dziwnie składało, że w zakładzie tym zatrudniony był także Jerzy Kukuczka, najsłynniejszy polski himalaista. Celowo napisałem »zatrudniony był«, by odróżnić jego faktyczny status od statusu Aleksandra Pańkowa, który oprócz wspinaczki aktywnie wykonywał zawód inżyniera”.