Ispitivanja Zapaljivih I Eksplozivnih Svojstava Ugljene Prašine U Jamama Rmu „Rembas“ – Resavica

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

UDK: 622.33:622.272:622.814(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 samozapaljivosti 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 u komori pod određenom tempe- laboratorijskim uslovima, a često i u ispi- raturom i pritiskom a zatim se stvara varnica tnom rovu, pri čemu se ispituje sposobnost na elektrodama pražnjenjem kondenzatora. eksplozije smeša prašina-vazduh i prašina – Pri ispitivanjima količina prašine varira vazduh -2% CH4. od 0,2 – 1g, a pritisak vazduha od 1,1 – 1,6 Područje ispitivanja u posebnoj komori sa bara. Prašina čija je temperatura paljenja upaljačem je obično od 70 – 1500 g/ m3. Po- 0 iznad 850 C, smatra se bezopasnom u moću kvarcnog prijemnika pritiska i elek- pogledu zapaljivosti. tronskog uređaja vrši se snimanje toka eks- U jamama RMU „Rembas“ uzeti su plozije. Za obračun parametara eksplozije ko- uzorci prašine i izvršeni opiti paljenja u risti se kriva eksplozivnog pritiska, (slika 1.). laboratoriji u cilju određivanja temperature

Broj 3, 2012. 134 RUDARSKI RADOVI

Sl. 1. Kriva eksplozivnog pritiska

Eksplozivna karakteristika (Ek) definiše Dobijeni rezultati ispitivanja donje se kvadratnim korenom iz proizvoda granice eksplozivnosti uzoraka nataložene srednjeg i maksimalnog vremenskog porasta ugljene prašine uzetih iz rudarskih pro- pritiska i računa se po obrascu: storija u jamama RMU “Rembas“ dati su u tabeli 3. ⎛ d p ⎞ Pmax Ek = ⎜ ⎟ max⋅ (MPa/s) ⎝ dτ ⎠ Δτ 5. ZAKLJUČAK

⎛ d p ⎞ Predmet istraživanja obrađen u ovom ⎜ ⎟ = tgα - maksimalni vremenski radu je ugroženost jama RMU “Rembas“ ⎜ dτ ⎟ ⎝ ⎠max eksplozivnom i zapaljivom prašinom i porast pritiska (MPa/s) obuhvatio je rezultate ispitivanja u P max laboratorijskim uslovima. Rezultatima = tgβ - srednji vremenski porast ispitivanja je potvrđeno da je ugljena Δτ prašina u sve četiri jame pod određenim pritiska (MPa/s) uslovima eksplozivna i zapaljiva i da je Pmax - maksimalni eksplozivni neophodno preduzimanje aktivnih mera nadpritisak (MPa) zaštite od ovih opasnosti Nesumljivo je Na osnovu ovako dobijenih podataka potvrđeno da se kontroli nastajanja i konstruiše se Ek – q dijagram važan za merenja koncentracije nataložene prašine određivanje donje granice eksplozivnosti, mora dati adekvatan značaj, i dati prednost koja predstavlja minimalnu koncentraciju nad metodologijom merenja koncentracija ugljene prašine u vazduhu q (g/m3) pri kojoj lebdeće prašine u vazduhu rudarskih počinje opasnost od procesa eksplozije. prostorija.

Broj 3, 2012. 135 RUDARSKI RADOVI

LITERATURA

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

Broj 3, 2012. 136 RUDARSKI RADOVI

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

UDK: 622.33:622.272:622.814(045)=20

Mirko Ivkovic*, Milenko Ljubojev**

TESTING THE FLAMMABLE AND EXPLOSIVE OF COAL DUST IN THE PITS OF THE BROWN COAL MINE “REMBAS” RESAVICA

Abstract

Coal dust in the underground mines, depending on specific conditions is a complex problem with the security of the population of underground mining facilities as it can express the explosive, flammable and aggressive properties. Explosions of coal dust have much larger and more serious consequences than it is the case with the explosion of gas mixtures. According to risks, an adequate importance has to be paid to the issue of protection on dangerous properties of the coal dust in the all underground coal mines in Serbia. This paper deals with the results of flammable and explosive properties of coal dust in the pits of BCM "Rembas" and it gives a solution of the modified methodology of dust control and danger evaluation. Keywords: coal, coal dust, explosive dust

1. INTRODUCTION By its nature, the coal dust in the un- - Swirling state of dust with suitable derground mines can express flammable, dispersive composition and content explosive and aggressive properties. Ag- of combustible substances, gressive properties of dust can still be very - Mixtures of dust and air in proper successful stand up while explosive and proportions, flammable properties of seeking special - A source of ignition dust-air mix- treatment from the beginning to eliminate tures or dust-air-methane. hazards and prevent the spread of the In the process of coal dust ignition and shock wave. Coal dust occurs in all stages explosion, high temperature and large of technological process and, carried by amounts of heat are developed, what causes the air stream, is deposited along the mine high pressure in the part of underground rooms. The explosion of coal dust, which mine atmosphere, affected by explosion. has explosive properties by its nature, Developed pressures cause strong and dev- comes to coincide at given time with astating air strikes, which among other prop- number of factors: erties cause a strong swirling of

* JP PEU Resavica ** Mining and Metallurgy Instutute Bor

No 3, 2012. 137 MINING ENGINEERING dust, and the shocks occur giving the igni- first accept the flame, inflammation, de- tion chain and explosion of coal dust in velop heat, which takes on coal and other the underground rooms. dust, and thus comes to full blast. All of this takes place very rapidly and In the pits Strmosten, Senjski Mine, transforms the ignition chain into a single Jelovac and Ravna Reka BCM "Rembas" - process of ignition and explosion of coal Resavica the seams of quality blown coal dust in the affected area. This requires the are mined in which the volatile matter necessary restricting measure of eventu- content is significantly above the limit of ally caused explosion in the certain part of 14% so that the prescribed done research the pit. and studies which showed that the coal Cases of coal dust explosions with dis- tends the process of combustion, and coal astrous consequences that occurred in dust in the certain circumstances shows some mines in former Yugoslavia led to a explosive and flammable properties. special attention in struggle with the prob- According to the above hazards, the lem of coal dust and research in this area. certain protective measures are prescribed According to the standards, the starting and implemented against this potential point of investigation the inflammable threat. properties is the combustible volatile matter content of the coal seam. This content 2. DETERMINATION THE COAL is treated variously in the regulations of TENDENCY TO SELF-IGNITION many countries. Some set the limits at 10, 12 or 14%, according to our regulations, Coal is chemically very complex mat- the limit is 14%. Deposited dust that is ter where coals from various deposits can endangered by explosive coal dust is have very different composition. This af- harmless, if it contains: fects that the process of endogenous oxi- a. incombustible substances in quan- dative processes is intensively studied and tity higher than 70% of non- researched. In a series of theoretical con- methane facilities, and 80% of siderations the self-ignition, the pyrite- methane facilities, sulfide, bacterial and phenol oxidation b. free moisture in a quantity that theory are distinguished. prevents transmission of the explo- Today, in the mining science, the pri- sion that completely prevents ority importance is given to the oxidation swirling the coal dust. Minimum theory, which interprets the self-ignition free moisture content is determined as the sorption process of O2 in a number by the formula: of characteristic phases or periods. 70 × d + 2440 For testing the natural tendencies of W = − 0.63× n ()% coals to spontaneous combustion, about d + 70 20 procedures have been developed in the W - free moisture, which ensures that world, with generally accepted as follows: coal dust cannot float (%) the Makni, Skočinski, Olpinski and Halu- d - dust content of the fraction below pova-Drebeka procedure. 70 In Serbia, the test of coal self-ignition n - content of combustible particles in is carried out using the Olpinski method, coal dust (%) by which the basic meaning of self- Grain size distribution affects the ignition is the coal ability to sorb oxygen properties of explosive mixtures of dust - with heat extraction. Sorption properties air, with the most important part of parti- of coal, and hygroscopic moisture un- cles below 75 micrometers or less. They doubtly accelerate the oxidation process.

No 3, 2012. 138 MINING ENGINEERING

It is also likely to influence the process of In the capacity of the auto ignition of electrochemical oxidation of coal flow the coal layer is applied to the indicator process. corresponding to the ignition of coal Szb Under the indicator of coal self- indicator, recalculated to the fuel mass. ignition (Szb) means the rate of tempera- Under this methodology, coals are classi- ture rise of coal in the limited time and fied into four categories - groups: specific measurement conditions. Table 1. Categories of coal tendency to the selg-ignition per the Olpinski method CATEGORY- SELF-IGNITION SZ Szb (°C/min) GROUP Very prone I above 120 PRONE II 100-120 Moderately prone III 80-100 Not prone IV below 80

Coal samples in all four pits were taken determined in the laboratory, with the re- at the excavation sites and preparation sites sults given in Table 2. and the natural index of self-ignition was

Table 2. Test results of natural self-ignition index of coal from the pits of BCM "Rembas" NATURAL INDEX MINE GROUP Szb (°C/min) Senjski Mine 118-140 Very prone Jelovac 108-111 Prone –II Strmosten 110-120 Prone – II Ravna Reka 80-100 Moderately prone III

The risk of fire development, resulted to change temperature and measuring due to the ignition of coal dust on hot sur- equipment. A sample of coal dust, height faces in the mines, is a real danger. Self- 5 mm is positioned on a heating body ignition process generated by the deposi- starting from 200°C and the time to the tion of dust in the thermal conditions occur- appearance of red-hot core is measured ring as a partial thermal insulator, prevent- such as the temperature increases for ing heat dissipation accumulated on hot 10°C, and the experiment is repeated suc- surfaces, and the resulting enhancement of cessively until the appearance of re-hot. If oxidation. the red-hot core does not appear at tem- The smolder indicator is obtained the perature of 450°C for 120 min, the depos- lowest temperature is determined at which ited dust is considered as harmless. the certain height of accumulated dust can Ignition temperature of deposited dust ignite. under the influence of constant source was Determination smolder temperature is determined by testing the taken samples, done by heating body that has the ability and the results are present in Table 3.

No 3, 2012. 139 MINING ENGINEERING

Table 3.Testing results of coal dust characteristics from the pits of BCM "Rembas" VALUES FOR MINES CHARACTERISTICS Senjski Ravna Jelovac Strmosten Mine Reka Ignition temperature under the influence of constant heat 250-290 270-280 280-290 - source (oC) Ignition temperature of dust 500-620 505-610 550-610 490-510 cloud (oC) Lower explosion limit of dust (g/m3) in the system: • dust – air 200 300 330 - • dust – air - 2% CH4 125 200 200 100

3. DETERMINATION THE IGNITION TEMPERATURES OF COAL DUST

Ignition temperature is the minimum in the laboratory to determine the ignition temperature of ignition source, which is temperature, and the results are presented capable of immediate contact with the in Table. 4th fallen dust-air mixture. This parameter defines the so-called method Godberg- 4. TESTING THE EXPLOSIVNESS Grenwald whose principle to determine OF COAL DUST the lowest temperature at which the cur- rent touch-air dust ignited. Factors that affect the explosiveness of Apparatus for this test consists of a coal dust are: chemical composition of chamber (tkz. Godberg-Grenwald's patch), dust, ignition source, density of dust which creates a cloud of dust and causes it cloud, content of volatiles, dispersion de- to ignition, spark generator with a certain gree, moisture and ash content. energy and frequency. Coal dust samples for testing are pre- Before the start of the test is performed pared both from coal seams in the labora- sample preparation and determination of tory or sampling of deposited dust in the the dust grain of dust and moisture. Dust mining areas. After laboratory testing of is uniformly dispersed in the chamber physical and chemical properties, the ex- under a certain temperature and pressure plosion flow is tested in laboratory condi- and then creates a spark discharge on the tions, and often in a test trench, with test- electrodes of capacitors. ing the capability of explosion the mix- During the testing the amount of dust tures dust-air and dust - air 2% CH4. varies from 0.2 - 1 g, while the air pres- Testing area in a special chamber with a sure of 1.1 to 1.6 bar. Dust with a flash lighter is usually 70 - 1500 g/m3. Recording point above 850° C, it is considered harm- of explosion flow is done using the quartz less in terms of flammability. pressure transducer and electronic device. In the pits RMU "Rembas" samples of Curve of explosive pressure is used for cal- dust and ignition experiments performed culation the explosion parameters (Figure 1).

No 3, 2012. 140 MINING ENGINEERING

Fig. 1. Explosive pressure curve

The explosive characteristic (Ek) is de- represents the minimum concentration of fined by the square root of product of me- coal dust in the air q (g/m3) at which the dium and maximum pressure time rise and process begins with a risk of explosion. it is calculated by the formula: The obtained results of the lower explosion limit of deposited coal dust sam- d ⎛ p ⎞ Pmax ples, taken from the mining facilities in Ek = ⎜ ⎟ max⋅ (MPa/s) ⎝ dτ ⎠ Δτ the pits of BCM "Rembas" are given in Table 3. ⎛ d p ⎞ ⎜ ⎟ = tgα maximum amount ⎝ dτ ⎠max 5. CONCLUSION of pressure time rise (MPa/s) The case study discussed in this paper is P max = tgβ intermediate pressure a threat in pits of BCM "Rembas" by explo- Δτ sive and flammable dust and it included the time rise (MPa/s) results of tests under laboratory conditions. Pmax maximum explosive overpressure Test results confirmed that the coal dust in (MPa) all four pits under certain conditions, explo- Based on the obtained data, a diagram sive and lammable and it is necessary to Ek - q is constructed, relevant to determination the lower explosion limit, which

No 3, 2012. 141 MINING ENGINEERING take active measures against these dan- [4] Ivković M., Tanović H., Bijelić V.: gers. Undoubtedly, it was confirmed that Problems of Struggle with Explosive the control of generation and measurement Coal Dust with a Review of State of of accumulated dust must be given ade- Standards and Regulations in this Area quate importance, and an advantage over in the Yugoslav Mines, Proceedings of methodology of measuring the concentra- the IX Yugoslav Symposium on Safety tion of airborne dust in the air of mining and Protection of BCM, Herceg Novi, facilities. 1989, (in Serbian) [5] Ivković M.: Investigation the Properties REFERENCES and Protection from Explosive Coal Dust in the Underground Coal mines in [1] Ćurčić A.: Industrial dust as Potential Serbia, Journal Archives of Technical Sources of Danger from Explosions, Sciences, Year I-No.1, Bijeljina, 2009, Proceedings of the Conference "Fires (in Serbian) and Explosions", Budva, 1987, (in Serbian) [6] Ivković M., Ljubojev M.: Evaluation the Endangerment by Explosive Coal [2] Ćurčić A.: Study the Characteristics of Dust in the Underground Coal Mines in Self-igniton and Explosive Properties of Serbia, Mining Engineering, No. Dust in the Coal Mines of SR Serbia 1/2009, Bor, 2009 with Underground Mining, Journal Mining Gazette 1 (28), Mining Institute, [7] Stjepanović M., Mitić R., Mitić S., Stje- Belgrade, 1989, (in Sebian) panović J.: Potential Diseases and Hazasrds in the Mining Profession, [3] Đurđević A., Grahovac J., Kovačević Mining Engineering, No. 3/2011, Bor, Lj.: Testing the Combustible Dust in 2011. Accordance with Harmonized Stan- dards for Explosion Protection, Pro- ceedings of the 34 National Conference on Quality "Quality Festival 2007", Kragujevac, 2007, (in Sebian)

No 3, 2012. 142 MINING ENGINEERING