Ispitivanja Zapaljivih I Eksplozivnih Svojstava Ugljene Prašine U Jamama Rmu „Rembas“ – Resavica
Total Page:16
File Type:pdf, Size:1020Kb
INSTITUT ZA RUDARSTVO I METALURGIJU BOR YU ISSN: 1451-0162 KOMITET ZA PODZEMNU EKSPLOATACIJU MINERALNIH SIROVINA UDK: 622 UDK: 622.33:622.272:622.814(045)=861 Mirko Ivković*, Milenko Ljubojev** ISPITIVANJA ZAPALJIVIH I EKSPLOZIVNIH SVOJSTAVA UGLJENE PRAŠINE U JAMAMA RMU „REMBAS“ – RESAVICA Izvod Ugljena prašina u rudnicima sa podzemnom eksploatacijom zavisno od specifičnih uslova predstavlja složen problem sa stanovištva sigurnosti podzemnih rudarskih objekata s obzirom da može iskazivati eksplozivna, zapaljiva i agresivna svojstva. Eksplozije ugljene prašine imaju daleko veće i teže posledice nego što je to slučaj kod eksplozije gasnih smeša. Saglasno opasnostima problematici zaštite od opasnih svojstava ugljene prašine u svim podzemnim rudnicima uglja u Srbiji mora se dati adekvatan značaj. U ovom radu obrađuju se rezultati istraživanja zapaljivih i eksplozivnih svojstava ugljene prašine u jamama RMU „Rembas“ i daje rešenje izmene metodologije kontrole zaprašenosti i ocene ugroženosti. Ključne reči: ugalj, ugljena prašina, eksplozivnost prašine. 1. UVOD Po svojoj prirodi ugljena prašina u - uskovitlano stanje prašine sa podzemnim rudnicima može iskazivati odgovarajućim disperznim sastavom zapaljiva, eksplozivna i agresivna i sadržajem sagorljivih materija, svojstva. Agresivnim svojstvima prašine - smeša prašine i vazduha u danas se može veoma uspešno suprostaviti odgovarajućoj razmeri, dok eksplozivna i zapaljiva svojstva traže - izvor paljenja smeše prašina- vazduh, poseban tretman, od nastanka do odnosno prašina-vazduh-metan. eliminisanja opasnosti i sprečavanja U procesa paljenja i eksplozije ugljene širenja udarnog talasa. Ugljena prašina prašine razvijaju se visoke temperature i nastaje u svim fazama tehnološkog velike količine toplote, a to izaziva visoke procesa i nošena vazdušnom strujom pritiske u delu podzemne rudničke atmo- taloži se duž rudarskih prostorija. Do sfere koju je zahvatila eksplozija. Razvi- eksplozije ugljene prašine, koja po svojoj jeni pritisci prouzrokuju snažne i raza- prirodi poseduje eksplozivna svojstva rajuće vazdušne udare koji uz ostala svoj- dolazi u slučajevima kada se u određenom stva, izazivaju snažno uskovitlavanje vremenu podudari više faktora: * JP PEU Resavica ** Instutut za rudarstvo i metalurgiju Bor Broj 3, 2012. 131 RUDARSKI RADOVI prašine, te nastaju udari koji daju lanac Grulometriski sastav utiče na paljenja i eksplodiranja ugljene prašine u eksplozivna svojstva smeše prašina – podzemnim prostorijama. vazduh, pri čemu je najbitnije učešće Sve se ovo odigrava izuzetno velikom čestica ispod 75 mikrometra i manje. One brzinom, što nastali lanac paljenja pretvara prve prihvataju plamen, upale se, razvijaju u jedinstveni proces upale i eksplozije toplotu, koja poprima i ostala ugljena ugljene prašine u zahvaćenom prostoru. prašina, te tako dolazi do pune eksplozije. Ovo iziskuje i obaveznu meru ograni- U jamama Strmosten, Senjski rudnik, čavanja eventualno nastale eksplozije u Jelovac i Ravna reka RMU „Rembas“ – određenom delu jame. Resavica otkopavaju se slojevi kvalitetnog Slučajevi eksplozije ugljene prašine sa mrkog uglja u kojima je sadržaj isparljivih katastrofalnim posledicama koje su se materija znatno iznad granice od 14% tako dogodile u nekim rudnicima sa prostora da su vršena propisana istraživanja i bivše Jugoslavije uticali su da se pro- ispitivanja kojima je utvrđeno da je ugalj blematici borbe sa ugljenom prašinom i sklon procesu samozapaljenja, a ugljena istraživanja u ovoj oblasti posveti posebna prašina u određenim uslovima iskazuje pažnja. eksplozivna i zapaljiva svojstva. Prema standardima polazni element za Shodno navedenoj opasnosti propisane istraživanje zapaljivih svojstava je sadržaj su i sprovode se određene mere zaštite od isparljivih materija u ugljenom sloju. Ovaj ove potencijalne ugroženosti. sadržaj se različito tretira u propisima niza zemalja. Neki postavljaju granicu na 10, 2. UTVRĐIVANJE SKLONOSTI 12 ili 14%, a po našim propisima ta UGLJA KA SAMOZAPALJENJU granica je 14%. Nataložena prašina iz sloja koji je ugrožen eksplozivnom Ugalj je hemiski vrlo složena materija, ugljenom prašinom je bezopasna ako pri čemu ugljevi iz raznih ležišta mogu sadrži: biti vrlo različitog sastava. Ovo utiče da se a. nesagorive supstance u količini ve- proces endogenih oksidacionih procesa ćoj od 70% u nemetanskim prosto- intezivno izučava i istražuje. U nizu rijama, odnosno 80% u metanskim teoretskih razmatranja procesa samo- prostorijama, zapaljenja izdvajaju se piritno-sulfidna, b. grubu vlagu u količini koja onemo- bakteriska, fenolna i oksidaciona teorija. gućava prenošenje eksplozije i koja u Danas se u rudarskoj nauci prioritetan potpunosti sprečava uzvitlavanje značaj daje oksidacionoj teoriji, koja ugljene prašine. Minimalni sadržaj samozapaljenje tumači kao proces sorpcije grube vlage određuje se po obrascu: O2 u više karakterističnih faza, odnosno perioda. 70 × d + 2440 W = − 0,63× n ()% Za ispitivanje prirodne sklonosti d + 70 ugljeva ka samozapaljenju razvijeno je u svetu oko 20-tak postupaka, pri čemu su gde je: opšte prihvaćeni sledeći: Makni, W- gruba vlaga koja obezbeđuje da Skočinski, Olpinski i Halupe-Drebeka. ugljena prašina ne može lebdeti (%) U Srbiji se ispitivanje samozapaljivosti d – sadržaj frakcije prašine ispod 70 μm ugljeva vrši po metodi Olpinskog, po n – sadržaj nesagorivih čestica u ugljenoj kojoj osnovno značenja za samozapaljenje prašini (%) ima sposobnost uglja da sorbira kiseonik Broj 3, 2012. 132 RUDARSKI RADOVI uz izdvajanje toplote. Sorpciona svojstva uglja, kao i higroskopna vlaga, nesumljivo Opasnost od razvijanja požara nastalog ubrzavaju proces oksidacije. Takođe je vrlo usled zapaljenja ugljene prašine na vrućim verovatan uticaj elektrohemiskih procesa površinama u rudnicima je realna opasnost. na proticanje procesa oksidacije uglja. Sam proces samozapaljenja nastaje tako što Pod pokazateljem samozapaljivosti se nataložena prašina u toplotnim uslovima Szb podrazumeva se brzina porasta javlja kao delimično toplotni izolator, temperature uglja u ograničenom vremenu sprečavajući odvođenje toplote akumulirane i određenim uslovima merenja. na vrućim površinama, te nastaje pojačanje U svojstvu karakteristika samoza- paljivosti uglja u sloju primenjuje se oksidacije. pokazatelj samozapaljivosti uglja koji Pokazatelj tinjanja dobija se kada se odgovara pokazatelju Szb, preračunatim na odredi najniža temperatura, pri kojoj odre- gorivu masu. Po ovoj metodologiji ugljevi đena visina nataložene prašine može da se su razvrstani u četiri kategorije – grupe: užari. Tabela 1. Tabela kategorija sklonosti ugljeva Određivanje temperature tinjanja vrši se ka samozapaljenju po metodi Olpinskog pomoću grejnog tela koje ima mogućnost Kategorija Szb promene temperature i mernu opremu. Na Samozapaljenje SZ grupa (°C/min) grejno telo počev od 2000C postavlja se 120 Veoma skloni I iznad 100-120 uzorak ugljene prašine visine 5mm i meri se Skloni II 80-100 vreme do pojave užarenog jezgra, tako što se Umereno skloni III 80 0 Nisu skloni IV ispod temperatura povećava za 10 C, a ogled se sukcesivno ponavlja sve do pojave užarenja. Uzroci uglja u sve 4 jame uzimani su Ako se užareno jezgro ne pojavi ni na tem- na otkopima i pripremnim radilištima i u peraturi od 4500C za 120 minuta nataložena laboratoriji je određivan prirodni indeks prašina se smatra bezopasnom. samozapaljenja, pri čemu su dobijeni Ispitivanjem uzetih uzoraka određena rezultati dati u tabeli 2. je temperatura paljenja nataložene prašine Tabela 2. Rezultati ispitivanja prirodnog pod dejstvom konstantnog izvora, a indeksa samozapaljivosti uglja iz rezultati su predstavljeni u tabeli 3. jama RMU „Rembas“ Prirodni indeks Rudnik Grupa Szb(°C/min) Veoma sklon Senjski rudnik 118-140 Sklon –II Jelovac 108-111 Sklon – II Strmosten 110-120 Umereno sklon Ravna Reka 80-100 III Broj 3, 2012. 133 RUDARSKI RADOVI Tabela 3. Rezultati ispitivanja karakteristika ugljene prašine iz jama RMU „Rembas“ Vrednosti za rudnike Karakteristika S. Rudnik Jelovac Strmosten Ravna reka Temperatura paljenja pod dejstvom 250-290 270-280 280-290 - konstantnog izvora toplote (oC) Temperatura paljenja oblaka prašine 500-620 505-610 550-610 490-510 (oC) Donja granica eksplozivnosti prašine (g/m3) u sistemu: • prašina – vazduh 200 300 330 - • prašina – vazduh-2% CH4 125 200 200 100 3. ODREĐIVANJE TEMPERATURE PALJENJA UGLJENE PRAŠINE Temperatura paljenja predstavlja mini- paljenja, a dobijeni rezultati predstavljeni su malnu temperaturu izvora paljenja, koja je u tabeli br. 4. u stanju da kod momentalnog dodira upali 4. ISPITIVANJE EKSPLOZIVNOSTI smešu prašina-vazduh. Ovaj parametar UGLJENE PRAŠINE određuje se po takozvanoj metodi Godberg-Grenwald čiji je princip da se Faktori koji utiču na eksplozivnost ug- odredi najniža temperatura pri kojoj uz ljene prašine su: hemiski sastav prašine, iz- trenutan dodir prašina-vazduh se zapali. vor paljenja, gustina oblaka prašine, sadržaj Aparatura za ovo ispitivanje se sastoji od volatila, stepen disperznosti, vlaga i sadržaj komore (tkz. Godberg-Grenwald-ova peć) u pepela. kojoj se stvara oblak prašine i izaziva Uzorci ugljene prašine za ispitivanje njegovo paljenje, pomoću generatora pripremaju se ili iz ugljenog sloja u labo- varnice određene energije i učestalosti.. ratoriji ili uzimanjem uzoraka nataložene Pre početka ispitivanja vrši se priprema prašine u rudarskim prostorijama. Nakon uzoraka prašine i određivanje granulacije i laboratorijskih ispitivanja fizičkih i hemiskih vlažnosti prašine. Prašina se uniformno ras- svojstava vrši se ispitivanje toka eksplozije u pršuje