Nova Metodologija Ocene Ugroženosti Eksplozivnom Ugljenom Prašinom U Jamama Rmu „Rembas“ – Resavica

INSTITUT ZA RUDARSTVO I METALURGIJU BOR YU ISSN: 1451-0162 KOMITET ZA PODZEMNU EKSPLOATACIJU MINERALNIH SIROVINA UDK: 622

UDK:622.33:622.272:662.87(045)=861

Mirko Ivković*, Mile Bugarin**, Sead Softić***

NOVA METODOLOGIJA OCENE UGROŽENOSTI EKSPLOZIVNOM UGLJENOM PRAŠINOM U JAMAMA RMU „REMBAS“ – RESAVICA

Izvod

U radu se obrađuje postojeći pristup oceni ugroženosti od eksplozivne prašine koji se sada primenjuje u jamama RMU „Rembas“ – Resavica, daje ocena njegove primenljivosti, kao i predlozi za odgovarajuće izmene. Ključne reči: ugljena prašina, ugalj, rudnik, eksplozivna prašina

UVOD

Resavsko-moravski ugljeni basen nalazi ugljonosna ležišta su potkopima (Strmo- se u zapadnim delovima istočne Srbije i u stenski, Jelovački, Bučarski, Severni i Južni) geografskom smislu basen se prostire od se- povezani sa Separacijom u Resavici. la Lipovica i Panjevac na severu do Često- Geološku građu basena čine različite brodice i Smoljinca na jugu. Ukupna dužina litostratigrafske jedinice paleozojske, mezo- basena iznosi 45 km, a širina oko 7 km. zojske i kenozojske starosti. Paleozoik je Sedište basena je u Resavici, a admini- predstavljen formacijom permskih crvenih strativni centar ove oblasti je Despotovac. peščara koji imaju najveće rasprostranjenje. Eksploatacija uglja u sklopu basena Mezozoik je predstavljen jurskim krečnja- odvija se na prostoru koji sada obuhvata cima uklještenim u okviru krljušti u crvenim četiri ležišta: peščarima i donjokrednim krečnjacima. - Strmosten, Kenozoik je predstavljen stenama - Jelovac, tercijara i kvartara. U okviru tercijara - Ravna Reka – IV blok, i izdvojeni su andenziti uslovno paleogene - Senjski rudnik. starosti i ugljonosna miocenska serija. Po Ležišta Strmosten i Jelovac obuhvataju litološkom sastavu i superpoziciji slojeva severni deo Resavsko - moravskog ugljono- ugljonosna miocenska serija predstavljena snog basena, a nalaze se na jugozapadnim je sa više odeljaka, i to: padinama planine Beljanica. Ležište Senjski - bazalni odeljak, rudnik obuhvata južni deo basena, a Ravna - podina ugljenog sloja, reka – IV blok centralni deo. Sva četiri - ugljeni sloj, - krovina ugljenog sloja

* JP PEU Resavica ** Institut za rudarstvo i metalurgiju Bor *** Rudnik Mrkog uglja Đurđevik

Broj 2,2012. 81 RUDARSKI RADOVI

Ležište uglja Resavsko - moravskog Tabela 1. Petrografski sastav uglja u basena pripadaju jezerskom i intramon- basenu tanskom tipu koja su stvarana tokom Macerali i minerali donjeg miocena. U basenu je razvijen Vrednost jedan ugljeni sloj složene građe koji je ( u %) obično raslojen u dva, a negde i tri dela Tekstinit 0,5 – 10,0 Ulminit 11,0 – 42,5 tako da se dobija utisak o postojanju više Atrinit 0,5 – 15,5 ugljenih slojeva. Densinit 0,5 – 2,5 Debljina ugljene serije kreće se od 0,5 Gelinit 2,0 – 46,0 – 25 m, prosečno oko 7 m. Jalovi sedi- Liptiniti 1,0 – 15,5 menti u sloju izgrađeni su od laporovitih i Intertiniti 0,0 – 1,0 ugljevitih glina, laporaca, glinovitih pe- Glina 12,0 – 38,0 ščara i peščara. Pirit 5,0 – 25,0 Ugalj iz basena pripada grupi polu- Tehničke analize uglja iz ležišta u sjajnih mrkih ugljeva visokog sadržaja okviru basena pokazuju sledeće vrednosti huminita, relativno visokog sastava lipti- (tabela 2): nita i niskog sadržaja inertinita. Petrogra- fski sastav uglja predstavljen je u tabeli 1. Tabela 2. Vrednosti tehničkih analiza ugljeva u basenu RUDNIK Jedinica PARAMETAR Ravna mere Strmosten Jelovac S. rudnik reka Vlaga % 18,75 17,79 15,33 18,31 Pepeo % 14,46 11,78 9,62 27,33 S-ukupni % 1,59 0,95 0,97 1,19 S-sagoriv % 0,98 0,49 0,48 0,86 S-u pepelu % 0,76 0,46 0,45 0,42 Koks % 45,86 47,36 48,85 48,46 C-fix % 31,75 35,59 39,23 20,76 Isparljive materije % 35,64 35,62 35,82 33,23 Sagorljive materije % 65,82 69,67 75,05 53,97 DTE kJ/kg 18.892 18.953 19.950 14.273 GTE kJ/kg 17.680 20.269 21.086 14.879

Jame RMU „Rembas“ otvorene su uglja. različitog intenziteta, a što se različitim sistemima: oknima, potkopima i utvrđuje merenjima. niskopima zavisno od dubine i elemenata 1. POSTOJEĆA METODOLOGIJA zaleganja, te su prema njima određeni OCENE UGROŽENOSTI EK sistemi transporta i izvoza uglja. SPLOZIVNOM UGLJENOM Otkopavanje ugljenog sloja u svim PRAŠINOM jamama vrši se klasičnim stubnim V i G metodama sa tehnologijom miniranja. Sama Sva potrebna merenja i uzimanje izrada rudarskih prostorija vrši se bušačko- uzoraka u jamama vršena su pri minerskim radovima i podgrađivanjem sa uobičajenom tehnološkom procesu i čeličnom i delimično drvenom podgradom. postojećim ventilacionim uslovima. U U svim fazama tehnološkog procesa okviru neposrednih merenja u jamama je eksploatacije stvara se prašina, i to pri vršeno sledeće: bušenju, miniranju, utovaru i odvozu

Broj 2,2012. 82 RUDARSKI RADOVI

1.2. Utvrđivanje intenziteta taloženja prašine u otkopnim, pripremnim, transportnim i ventilacionim prostorijama

- merenja intenziteta izdvajanja Određivanje intenziteta taloženja ugljene prašine po tehnološkim fazama rada, prašine, koja se taloži na pod prostorije, vrši - merenje intenziteta taloženja prašine se merenjem mase prašine koja se istaloži u u jamskim prostorijama, određenom vremenskom periodu, na - uzimanje uzoraka nataložene prašine taložnim površinama, postavljenim na u jamskim prostorijama za labora- izabranim mernim mestima. torijska ispitivanja, - merenje ventilacionih i klimatskih 1.3. Laboratorijsko ispitivanje prašine parametara na određenim mernim Na uzetim uzorcima nataložene ugljene mestima (profili prostorija, brzina prašine na određenim lokacijama vrši se: vazduha, temperature ts, tv,) na osno- - određivanje granulometriskog sastava i vu kojih su dobijeni podaci o raspo- - delimična analiza hemiskog sastava deli vazduha i relativnoj vlažnosti. uzoraka prašine Glavni izvori izdvajanja prašine u 2. KATEGORIZACIJA PROSTORIJA jamama pri postojećem tehnološkim fazama PO STEPENU OPASNOSTI OD rada su: EKSPLOZIVNE UGLJENE

- bušenje minskih bušotina, PRAŠINE - miniranje, - utovar, 2.1. Kriterijumi za ocenu stepena - transport uglja. opasnosti od ugljene prašine 1.1. Utvrđivanje intenziteta izdvajanja Osnovni kriterijum za ocenu opasnosti prašine po fazama tehnološkog od ugljene prašine je utvrđena donja procesa (bušenje, miniranje, 3 granica eksplozivnosti Nmin (g/m ), koja transport) na svim radilištima i predstavlja minimalnu koncentraciju svim jamskim prostorijama. ugljene prašine u vazduhu čija bi se Ukupna koncentracija ugljene prašine eksplozija prenela na širi prostor jame. 3 (Nk, mg/m ) određena je neposrednim 2.2. Određivanje vremenskog gravimetriskim merenjem, na osnovu čega faktora rizika su računski određeni: - apsolutni intenzitet izdvajanja Ovaj parametar predstavlja procenu prašine, putem obrasca IA=Nk .V gde vremena potrebnog za stvaranje potenci- je V-ukupna količina vazduha (m3/s) jalnih uslova za eksploziju ugljene prašine - relativni intenzitet izdvajanja u određenim delovima jame, i izračunava ukupne prašine, putem obrasca se analitički obrascem:

I A ⋅tC Nmin − Nks Ir= ( mg / t ), To= ⋅ h P IS gde su: Nmin – donja granica eksplozivnosti tC – vreme efektivnog delovanja izvora 3 (radne operacije), (g/m ) P- proizvodnja uglja za vreme instru- Nks – utvrđena srednja koncentracija mentalnog merenja. izdvojene ugljene prašine u određenom delu jame (g/m3)

Broj 2,2012. 83 RUDARSKI RADOVI

IS- utvrđeni intenzitet taloženja u To – vremenski faktor rizika (dan) 2 određenom delu jame (g/m /dan) Td – vreme korišćenja rudarske h – prosečna kritičina visina deonice prostorije (dan)

To 2.3. Određivanje pojedinačnog indeksa Ek= >1 – ne postoji opasnost od eksplozivnosti u funkciji Td vremenskog korišćenja rudarskih eksplozije prostorija To Ek= ≤ 1- postoji opasnost od Eksplozivni indeks se određuje Td eksplozije To analitički kao Ek= . Td Tabela 3. Utvrđeni parametri nataložene ugljene prašine JAMA PARAMETAR Ravna Strmosten Jelovac S.Rudnik Reka Sadržaj isparljivih materija 16,9-25,5 22,2 – 35,4 30,9 – 57,4 25,4-67,2 (%) Gran. sastav prašine, frakcija ispod 71ηm 75,7 -82,1 80,9 – 92,6 66,4 – 97,0 51,7 -63,7 Vremenski faktor rizika u funkciji brzine taloženja 64-323 15-575 7-222 2-273 prašine (dana)

- Svi ispitivani uzorci sadrže više od do vremenskog rizika ugroženosti, a na 14% isparljivih materija osnovu merenja koncentracija lebdeće - Svi ispitivani uzorci imaju manje od prašine je neprecizno, radi česte izmene u 80% nesagorive supstance širokom dijapazonu drugih parametara u - Vremenski rizik u brzini taloženja jednačini, a što može dovesti do zablude o opasne prašine može se usvojiti samo opasnosti. Realan podatak o ugroženosti kao orjentacioni podatak eksplozivnom ugljenom prašinom dobiva se primenom merenja koncentracija nataložene 3. METODOLOGIJA OCENE prašine „metodom pojaseva“. Vodeći računa UGROŽENOSTI EKSPLOZIVNOM o mestima izvora prašine, načina prove- PRAŠINOM MERENJIMA „ME- travanja i tehnologije eksploatacije vrši se TODOM POJASEVA“ izbor prostorija za merenje i mikrolokacije Za razliku od napred opisane metodo- mernih mesta. Merna mesta određuju se na logije ocene ugroženosti eksplozivnom osnovu vizuelne kontrole tako što se biraju ugljenom prašinom bazirane na merenju lokacije sa najvećom zaprašenosti.Na mer- lebdeće ugljene prašine, “metoda pojaseva“ nim mestima se sakuplja nataložena prašina je zasnovana na merenjima nataložene sa krovine, bokova i podine rudarske pro- prašine u rudarskim prostorijama. Meriti storije i to u šest pojaseva po 30 cm širine. lebdeću ugljenu prašinu u vazduhu, radi Sa svakog od pojaseva sakupljena prašina se ocenjivanja ugroženosti od eksplozije nije označava i pakuje u odgovarajuće posude ili realno, jer u normalnim uslovima ona se kese, a također se meri i poprečni profil pojavljije u miligramima, a za eksploziju su prostorije na mestu uzorkovanja. potrebne koncentracije u desetinama i Na slici 1. dat je prikaz mernog mesta stotinama grama. Također analitički dolaziti nataložene prašine sa obeleženim pojasevima.

Broj 2,2012. 84 RUDARSKI RADOVI

→ smer kretanja vazdušne struje • → smer kretanja transportera uglja Sl. 1. Prikaz mernog mesta nataložene prašine sa obeleženim pojasevima

Dalji deo ispitivanja se vrši u donje granice eksplozivnosti tada je prisutna laboratoriji gde se određuje sadržaj sago- opasnost od eksplozivnosti i nalažu se rivih i sadržaj nesagorivih materija i adekvatne mere zaštite. određuje granulometrijski sastav uzorko- Kod ove metode vodi se računa i o dva vane prašine. Prašina veličine iznad 1,0 parametra koji direktno utiču na opasnost mm se odbacuje jer ne predstavlja opa- od prašine i to: sadržaj nesagorivih snost za prenos eksplozije, dok se težine materija i sadržaj grube vlage u uzorcima. ostalih granulacija sabiraju i predstavljaju Naime, nataložena ugljena prašina iz sloja vrednost potencijane nataložene prašine za koji je zgrožen eksplozivnom ugljenom eksploziju. prašinom je bezopasna ako sadrži: Određivanje zaprašenosti rudarske • nesagorive supstance u količini većoj prostorije vrši se na sledeći način: od 70 % u nemetanskim prostorijama, odnosno 80 % u metanskim q 3 qn= (g/m ), prostorijama, 0,3⋅6⋅ F • grubu vlagu u količini koja onemo- qn – zaprašenost rudarske prostorije gućava prenošenje eksplozije i koja u nataloženom ugljenom prašinom potpunosti sprečava uzvitlavanje (g/m3) ugljene prašine. q – težina sakupljene prašine sa svih Minimalni sadržaj grube vlage šest pojaseva (g) izračunava se po obrascu : F – poprečni profil rudarske prostorije 2 70xd + 2440 na mernom mestu (m ) W= − 0,63⋅n (%) Izračunata zaprašenost se upoređuje sa d + 70 vrednošću donje granice eksplozivnosti koja W – gruba vlaga koja obezbeđuje da je određena ispitivanjem eksplozivnosti ugljena prašina ne može lebdeti ugljene prašine za konkretan sloj, odnosno (%) jamu. Ako je izmerena zaprašenost veća od d – sadržaj frakcije prašine ispod 70 ηm (%)

Broj 2,2012. 85 RUDARSKI RADOVI

n – sadržajnesagorivih čestica u uglje- prašine i analitički izraz o oceni opasnosti noj prašini (%) u samom pristupu ima niz nepoznanica, te Ukoliko nisu ispunjeni navedeni uslovi se u ovom radu prišlo njenoj analizi i tada je uzorkovana ugljena na mernom razradi metodologije zasnovane na mestu opasna. merenju nataložene prašine u rudarskim prostorijama „metodom pojaseva“. ZAKLJUČAK Ispitivanjima u laboratorijskim uslovima po standardizovanoj metodi utvrđeno je da Utvrđivanje, odnosno ocena ugrože- je ugljena prašina u sve četiri jame RMU nosti eksplozivnom ugljenom prašinom „Rembas“ pod određenim uslovima eksplo- podzemnih rudarskih prostorija je složen i zivno opasna. Donja granica eksplozivnosti odgovoran zadatak tehničkog osoblja ru- za ugljenu prašinu iz ovih jama prikazana je dnika, koje mora blagovremeno doneti i u tabeli 4. sprovesti odgovarajuće mere zaštite. Me- todologija merenja koncentracija lebdeće Tabela 4. Parametri eksplozivnosti ugljene prašine u jamama RMU „Rembas“ JAMA KARAKTERISTIKA Ravna Strmosten Jelovac S.Rudnik Reka Donja granica eksplozivnosti prašina (g/m3) u sistemu 200 300 320 - • prašina – vazduh • prašina – vazduh – 2% CH4 125 200 180 100

Utvrđena donja granica eksplozivnosti [4] Ivković M., Tanović H., Bijelić V.: upoređuje se sa količinom ugljene prašine Problematika borbe sa eksplozivnom prikupljene na mernim mestima i daje ugljenom prašinom sa osvrtom na ocena u stvarnom stanju zaprašenosti. stanje standarda i propisa koji regulišu ovu oblast u jugoslovenskim rudnicima, LITERATURA Zbornik radova IX Jugoslovenski [1] Ćurčić A.: Industriske prašine kao simpozijum o sigurnosti i zaštiti u potencijalni izvori opasnosti od RGM, Herceg Novi, 1989 eksplozija, Zbornik savetovanja „Požari [5] Ivković M.: Ispitivanje svojstava i i eksplozije“, Budva, 1987 zaštita od eksplozivne ugljene prašine u [2] Ćurčić A.: Istraživanje karakteristika podzemnim rudnicima uglja u Srbiji, samozapaljivih i eksplozivnih osobina Časopi Arhiv za tehničke nauke, prašine u rudnicima uglja SR Srbije sa Godina I - br. 1, Bijeljina, 2009 podzemnom eksploatacijom, Časopis [6] Ivković M., Ljubojev M.: Ocena Rudarski glasnik 1 (28), Rudarski ugroženosti eksplozivnom ugljenom institut, Beograd, 1989 prašinom u podzemnim rudnicima uglja [3] Đurđević A., Grahovac J., Kovačević u Srbiji, Časopis Rudarski radovi Lj.: Ispitivanje zapaljivih prašina u 1(2009), Bor, str. 53-56. skladu sa harmonizovanim standardima [7] Stjepanović M., Mitić R., Mitić S., za protiveksplozivnu zaštitu, Zbornik Stjepanović J.: Potencijalne bolesti i radova, 34 Nacionalne konferencije o opasnosti kod rudarske profesije, kvalitetu „Festival kvaliteta 2007“, Časopis Rudarski radovi br. 3(2011), Kragujevac, 2007 Bor, str. 121-130.

Broj 2,2012. 86 RUDARSKI RADOVI

MINING AND METALLURGY INSTITUTE BOR YU ISSN: 1451-0162 COMMITTEE OF UNDERGROUND EXPLOITATION OF THE MINERAL DEPOSITS UDK: 622

UDK: 622.33:622.272:662.87 (45)=20

Mirko Ivković*, Mile Bugarin**, Sead Softić***

THE NEW RISK ASSESSMENT METHODOLOGY FOR EXPLOSION OF COAL DUST IN RMU "REMBAS" - RESAVICA

Abstract

The paper discusses the current approach to evaluation of the threat of explosive dust that is now used in the mines of RMU "Rembas" – Resavica, gives an appreciation of its applicability, as well as suggestions for appropriate changes. Keywords: coal dust, coal mines, explosive dust

INTRODUCTION The Resavsko-Moravski Coal Basin is Reka - IV block the central part. All four located in western Serbia and eastern parts coal-bearing deposits (Strmostenski, of the geographic basin extend from the Jelovački, Bučarski, North and South) are village of Lipovica and Panjevac to the north connected by adits to the Separation facil- and Cestobrodica and Smoljinca to the ity in Resavica. south. The total length of the basin is 45 km The geological structure is made of the and width of about 7 km. The headquarters different lithostratigraphic units of Paleo- of the basin is in Resavica and the admini- zoic, Mesozoic and Cenozoic ages. Paleo- strative centre of the area is Despotovac. zoic is represented by Permian red sand- Coal mining in the basin takes place in stone formations that have the greatest the area that now includes four deposits: extent. Mesozoic is represented by Juras- - Strmosten sic limestones squeezed in the red scales - Jelovac in the Lower Cretaceous sandstones and - Ravna Reka - IV block and limestones. - Senjski Mine Cenozoic is represented by rocks of The deposits in Strmosten and Jelovac the Tertiary and Quaternary. Within the include the northern part of Resavsko- Tertiary were selected adenitis conditional Moravski Basin, situated on the south- Palaeogene coal-bearing age and the Mio- western slopes of the mountain Beljanica. cene series. By superposition and Deposit of the Senjski Mine covers the lithological composition of coal-bearing southern part of the basin, and Ravna strata of Miocene series is presented with multiple sections, as follows:

* JP PEU Resavica ** Mining and Metallurgy Institute Bor, 35 Zeleni bulevar, 19210 Bor *** Mine of Brown coal Đurđevik

No 2, 2012. 87 MINING ENGINEERING

- Basal, pression of the existence of multiple coal - Flora of the coal seam seams is given. - Coal seam, Thickness of the coal series ranges - Roof of the coal seam from 0.5 - 25 m, an average of 7 m. Bar- The coal deposit of the Resavsko- ren sediments in the seam have been con- Moravski Coal Basin belongs to the lake structed from marls and coal like clays, and intramontanic type that were created sandstone and clayey sandstone. during the lower Miocene. The basin has Coal from the basin belongs to the developed a seam of carbon composite group of middle bright brown coal with a material that is usually stratified into two high content of humanite relatively high and sometimes three parts so that the im- composition of liptinite. Petrographic composition of coal is presented in Table 1. Table 1. Petrographic composition of coal in the basin Macerale and minerals (%) Values Tekstinite 0.5 – 10.0 Ulminite 11.0 – 42.5 Atrinite 0.5 – 15.5 Densinite 0.5 – 2.5 Gelinite 2.0 – 46.0 Liptinite 1.0 – 15.5 Intertinite 0.0 – 1.0 Clay 12.0 – 38.0 Pyrite 5.0 – 25.0

Technical analysis of the coal deposits in the basin shows the following values (Table 2): Table 2. Value of technical analysis in the coal basin Mine PARAMETER Unit Strmosten Jelovac Senjski Mine Ravna Reka Moisture % 18.75 17.79 15.33 18.31 Ash % 14.46 11.78 9.62 27.33 S-total % 1.59 0.95 0.97 1.19 S-burns % 0.98 0.49 0.48 0.86 S-in ash % 0.76 0.46 0.45 0.42 Coke % 45.86 47.36 48.85 48.46 C-fix % 31.75 35.59 39.23 20.76 Volatile matters % 35.64 35.62 35.82 33.23 Combustible materials % 65.82 69.67 75.05 53.97 DTE kJ/kg 18,892 18,953 19,950 14,273 GTE kJ/kg 17,680 20,269 21,086 14,879

The mines at RMU "Rembas" are open works and partly with steel and wooden to different systems: ducts, and undermin- support. ing depending on depth and other ele- In each phase of the process of exploi- ments, and according to their particular tation creates dust and drilling, blasting, systems of transport and export of coal. loading and transporting coal in varying Excavation of coal seams in all shafts intensity, which is determined by meas- is made by the traditional pillar V and G urements. methods of mining technology. The con- The mines at RMU "Rembas" are open struction and development of mining fa- to different systems: ducts, and undermin- cilities shall be drilling-mining, drainage ing depending on depth and other elements,

No 2, 2012. 88 MINING ENGINEERING and according to their particular systems of - Absolute intensity of the dust extrac- . transport and export of coal. tion, using the form IA = Nk V, Excavation of coal seams in all pits is where V is the total amount of air done by the traditional pillar V and G meth- (m3/s) ods of mining technology. The construction - Relative intensity of total dust ex- and development of mining facilities shall be traction, using the form drilling-mining, drainage works and partly I A ⋅tC with steel and wooden support. Ir = ( mg / t ), P In each phase of the process of exploita- where: tion creates dust and drilling, blasting, load- tC -sources of effective work time ing and transporting coal in varying inten- (operations), sity, which is determined by measurements. P - coal production during the in- strumental measurements. 1. THE CURRENT RISK ASSESS- MENT METHODOLOGY FOR 1.2. Determining the intensity of dust EXPLOSION OF COAL DUST deposition in the excavated, preparation, transport and All necessary measurements and sam- ventilation facilities pling were carried out in the pits during Determination the intensity of deposi- normal production process and existing ven- tion of coal dust that accumulates on the tilation conditions. The direct measurement floor, carried out by measuring the mass of the pits was carried out as follows: of dust that the turbidity settles down over - Measuring the intensity of techno- time, the sediment surface, positioned at logical dust extraction stages, selected measuring points. - Measuring the intensity of dust deposition in the pit areas, 1.3. Laboratory testing of dust - Taking samples of deposited dust in the pit areas for laboratory testing For samples, taken of a coal dust de- - Measurement of ventilation and cli- posited on specific locations, shall be: mate parameters at specific measuring - Determination of textures and points (profiles of the rooms, air rate, - Partial analysis of chemical com- temperature, ts, tv,) under which data position of dust samples were obtained on distribution and relative air humidity. 2. CLASSIFICATION OF ROOMS The main sources of dust extraction holes BY EXPLOSIVE RISK FROM in the existing technological stages are: COAL DUST - Drilling of blast holes 2.1. Criteria for assessing the degree of - Blasting danger of coal dust - Loading - Transport of coal The main criterion for assessing the hazards of coal dust is determined Lower 1.1. Determining the intensity of dust Explosive Nmin (g/m3), which represents extraction stages of technological minimum concentration of coal dust in the process (drilling, blasting, and trans- air that would be transferred to the explo- port) at all sites and all pit areas sion of a wider area of the pit. Total concentration of coal dust (Nk, 2.2. Determining the time of risk factors mg/m3) was determined by direct measurement, based on which the following This parameter is an estimate of time was calculated: needed to create the conditions for a po-

No 2, 2012. 89 MINING ENGINEERING tential explosion of coal dust in certain 2.3. Determination of explosion indices parts of the pit, and is calculated by the of individual as a function of time analytical form: of mining use the premises. N − N T = min kS ⋅ h Explosive index is determined ana- I S 3 To Nmin - Lower Explosive Limit (g/m ) lytically as Ek = NCS - specified mean concentration of Td extracted coal dust in a certain To - time-risk factor (day) 3 part of the mine (g/m ) Td - time usage mining facilities (day) I - determined intensity of precipitation S To in a particular part of the mine Ek = > 1 - there is no danger of T (g/m2/day) d h - average amount of critical stock explosion To Ek = - there is a danger of explosion Td Table 3 Operational parameters of deposited coal dust Underground pit PARAMETER Strmosten Jelovac S.Mine Ravna Reka Content of volatile matters (%) 16.9-25.5 22.2 – 35.4 30.9 – 57.4 25.4-67.2 Grain size distribution of dust, fraction below 71ηm 75.7 -82.1 80.9 – 92.6 66.4 – 97.0 51.7 -63.7 Time of risk factor as the function of 64-323 15-575 7-222 2-273 dust deposition rate (days)

- All samples containing more than lytical time of vulnerability and risk by 14% volatile matter measuring the concentration of airborne - All samples have less than 80% in- dust is imprecise, for frequent changes in combustible substances a wide range of other parameters in the - Time in the risk of dangerous dust equation, which can lead to misconcep- deposition rate can be adopted only tions about the dangers. Real information as an orientation data about the vulnerability of explosive coal dust measurements obtained using the 3. RISK ASSESSMENT METHOD- concentration of deposited dust "belt OLOGY OF EXPLOSIVE DUST BY method." Taking into account the loca- MEASUREMENTS OF THE "BELT tions of dust sources, methods of ventila- METHOD" tion and exploitation technology selects a Unlike the above described methodol- measurement of the micro location of ogy of vulnerability assessment explosive measuring points. Measuring points are coal dust based on measurements of air- determined by visual inspection to choose borne coal dust, the "belt method" is based locations with the largest measuring points on measurements of deposited dust in of dust concentration. Deposition of dust mining areas. Measure coal dust floating collected from the top soil, hips and foot- in the air, in order to evaluate the vulner- wall mining areas and to the six bands of ability of the explosion is not realistic, 30 cm width. With each of the collected because in normal conditions it accrues in dust belt is marked and packed in suitable milligrams, and the explosion of the re- containers or bags, and also measured the quired concentration in the tens and hun- cross section of the room at the sampling dreds of grams. Also coming to an ana- point.

No 2, 2012. 90 MINING ENGINEERING

→ direction of airflow • → direction of coal conveyor Figure 1. Presents the measurement of accumulated dust from the marked zones.

Further testing is carried out in a labo- In this method, two parameters have to ratory where the combustible content is be considered that directly affect the risk determined and the content of combustible of dust as follows: non-combustible mate- matter and determined particle size distri- rial content and the content of free mois- bution of sampled dust. Dust size above ture in the samples. The deposition of coal 1.0 mm is rejected because it does not dust layer is disgusted explosive coal dust pose a risk for transmission of the explo- is harmless if it contains: sion, while the weight of other grits are • incombustible substance in quantities added together and the accumulated value higher than 70% of non-methane to potential dust explosion. facilities, and 80% methane in the Determination of dust in mining areas rooms, is as follows: • the amount of moisture in the rough,

q 3 which prevents transmission of the qn = (g/m ) 0,3⋅6⋅ F explosion that completely prevents redistribution of coal dust. qn - mining areas of dust deposited coal dust (g/m3) Minimum free moisture content is cal- q - weight of dust collected from all culated using the formula: 70xd + 2440 six bands (g) W= − 0.63⋅n (%) F - cross section of the mining areas of d + 70 2 measurement point (m ) W - rough humidity, which ensures Dust calculated value, compared with that coal dust can float (%) the lower explosion limit, is determined by d - dust content of the fraction below investigation the explosion of coal dust in a 70 (%) specific seam or pit. If the measured dust is n – content of combustible coal dust higher than the lower explosive limit, then a particles (%) risk of explosion is present and the appropriate protective measures are required,

No 2, 2012. 91 MINING ENGINEERING

If the above conditions are not met analytical expression for risk assessment in then the coal, sampled at the measuring the approach has a number of unknowns, point, is dangerous. and in this study has approached its analysis and develop a methodology based on CONCLUSION measurement of accumulated dust in min- Establishing or threat from explosive ing areas using the "belt method." coal dust underground mining facilities is Testing in the laboratory by standard- complex and responsible task of the mine ized methods showed that the coal dust in technical personnel who must make and all four pits in RMU "Rembas" is explosive implement the appropriate protective under the certain dangerous conditions. measures on time. Methodology for meas- Lower explosive limit for coal dust from uring the concentration of airborne dust and these pits is shown in Table 4. Table 4 Parameters of coal dust explosion in the pits RMU "Rembas" Underground pit Characteristics Strmosten Jelovac S.Mine Ravna Reka Lower explosive dust in the system (g/m3) 200 300 320 - • dust – air • dust – air – 2% CH4 125 200 180 100

The established lower explosion limit is [4] Ivković M., Tanović H., Bijelić V.: compared with the amount of coal dust Problems of Struggle with Explosive collected at the measuring points and Coal Dust with a Review of Standard gives the evaluation in the actual condi- State and Regulations in This Field in tion of dust. the Yugoslav Mines, Proceedings of the IXth Symposium on Security and REFERENCES Protection in the Brown Coal Mines, Herceg Novi, 1989 (in Serbian); [1] Ćurčić A.: Industrial Dust as Potential [5] Ivković M.: Investigation the Properties Source of Danger from Explosions, and Protection on Explosive Coal Dust Proceedings of the Conference "Fires in the Underground Coal Mines in and Explosions", Budva, 1987 (in Serbia, Journal Archives for Technical Serbian); Sciences, Year I, No.1, Bijeljina, 2009 [2] Ćurčić A.: Investigation the Characte- (in Serbian); ristics of Self-ombustible and [6] Ivković M., Ljubojev M.: Evaluation Explosive Properties of Dust in the the Endangerment by Explosive Coal Coal M of the Republic of Serbia with Dust in the Underground Coal Mines Underground Mining, Journal Mining in Serbia, Mining Engineering Gazette 1 (28), Mining Institute, No.1/2009, Bor, pp.53-56 (in Serbian). Belgrade, 1989 (in Serbian) [7] Stjepanović M., Mitić R., Mitić S., [3] Đurđević A., Grahovac J., Kovačević Stjepanović J.: Potential diseases and Lj.: Investigation the Combustible Hazards in the Mining Profession, Dust in Accordance with Harmonized Mining Engineering No.3/2011, Bor, Standards for Explosion Protection, 2011, p.121-130 (in Serbian). Proceedings of the 34th National Conference on Quality "Quality Festival 2007", Kragujevac, 2007 (in Serbian);

No 2, 2012. 92 MINING ENGINEERING