Akademia

Górniczo – Hutnicza

im. Stanisława Staszica w

Krakowie

Temat:

Oznaczanie skłonności do samozapalenia węgla.

GiG Kraków EZSM

Rok 4, Grupa 2

Sławomir Jastrzębski

Bartosz Grzesiak

W

stęp:

Pożar podziemny – wystąpienie otwartego ognia, żarzącej się substancji lub

utrzymywanie się w powietrzu kopalnianym dymów, lub stężenia tlenku węgla (CO)
powyżej 0,0026%. Aby w kopalni głębinowej mógł zaistnieć pożar, musi występować
tam materiał palny, odpowiednia ilość tlenu oraz wysoka temperatura.

Podział pożarów:
-endogeniczne
-egzogeniczne

Pożary endogeniczne, czyli pożary w skutek samozapalenia węgla, powstają

w kopalniach w których prowadzi się roboty górnicze w pokładach skłonnych do
samozapalenia. Przyczyną większości tego rodzaju pożarów jest samozapalenie się
węgla w zrobach ścian zawałowych przy przechodzeniu stref uskokowych,
pozostawienie warstwy (łaty) węgla w stropie z powodu pogorszonych warunków
stropowych, względnie występowanie nadległych, w bliskości położonych pokładów
pozabilansowych. Istotnym źródłem jest także migracja powietrza przez warstwy
spękanego węgla w rejonach występowania tąpań lub wstrząsów górotworu oraz w
miejscach prowadzonej profilaktyki tąpaniowej.

Pożary egzogeniczne mogą powstać w każdym miejscu wyrobiska

podziemnego i na powierzchni zakładu, mają charakter nagły, bez oznak
wcześniejszych. Rozwijają się gwałtownie, stanowiąc duże niebezpieczeństwo dla
zatrudnionej załogi i ruchu zakładu górniczego. Podstawowe przyczyny:

-

niewłaściwe wykonianie robót spawalniczych

-

wadliwe działanie urządzeń energomechanicznych

-

niewłaściwe prowadzenie robót strzałowych

-

wybuchy gazów i pyłu węglowego

-czynnik ludziki

Profilaktyka przeciwpożarowa:
-

usunięcie wszystkich zbędnych materiałów łatwopalnych,

-

zabezpieczenie w podręczne środki gaśnicze i w podręczny sprzęt gaśniczy

-

utrzymanie w odpowiednim stanie punktów czerpania wody .

- kontrolowanie instalacji elektrycznej i wentylacyjnej
-

rozmieszczenie zapór i tam przeciwpożarowych

-

przeszkolenie załogi z zasadami alarmowania na wypadek pożaru oraz ze

sposobami likwid

acji pożarów w zarodku

Na proces samozapalenia i samonagrzewania

się węgla wpływają:

-

obecność rozdrobnionego węgla skłonnego do niskotemperaturowego utleniania

-

dopływ powietrza do miejsca nagromadzenia się tego węgla

-

możliwość akumulacji ciepła wydzielającego się w czasie reakcji utleniania węgla.

Metody oznaczania skłonności węgla do samozapalenia można podzielić na dwie
grupy:

1)

metody oznaczające skłonności do utleniania w podwyższonej temperaturze,

2)

metody ustalające skłonność do samozapalenia węgla w niskiej temperaturze
(metody Orleańskiej, Wesołowskiego, perhydrolowa Maciejasza).

Jako związki utleniające stosuje się tlen gazowy lub powietrze, kwas azotowy,
nadmanganian potasu i dwuchromian potasu oraz nadtlenek wodoru (perhydrol
H

2

O

2

).

Ćwiczenie:

Mamy do dyspozycji próbkę:
-

3g węgla

-1,5

wody destylowanej

-9

perhydrolu

Metoda Maciejasza.

W ćwiczeniu wykorzystaliśmy metodę perhydrolową Maciejasza. Polega ona

na badaniu szybkości wzrostu temperatury w układzie węgiel kamienny – wodny
roztwór H

2

O

2

(perhydrolu)

,które wykazały, że reakcja w tym układzie ma

charakterystyczny przebieg, inny dla węgli skłonnych do samozapalenia niż dla węgli
nieskłonnych do samozapalenia. Próbka węgla wykazuje w czasie reakcji
początkowo nieznaczne podniesienie temperatury. Po osiągnięciu przez układ
temperatury około 50



C następuje szybki wzrost temperatury układu dochodzący do

90-97



C.

Na podstawie pomiarów otrzymaliśmy następujące wartości temperatur próbek:

Czas trwania

reakcji

t[min]

Temperatura próbki

T[˚C]

0

21,0

1

22,0

2

23,5

3

23,5

4

24,5

5

24,5

6

25,5

7

25,5

8

26,5

9

27,5

10

28,5

11

30,0

12

32,0

13

35,0

14

38,0

15

45,0

16

50,0

17

57,0

18

74,0

19

98,0

Na podstawie

wykresu zależności temperatury roztworu od czasu reakcji

możemy określić skłonność węgla do samozapalenia. Im krótszy odcinek poziomy
krzywej wzrostu temperatury, odpowiadający okresowi przygotowawczemu ,tym
węgiel bardziej skłonny do samozapalenia.


Wska

źniki skłonności węgla do samozapalenia metodą perhydrolową Maciejasza.

Wyszczególnienie

Grupa

I

II

III

Węgle bardzo

skłonne do

samozapalenia

Węgle mało

skłonne do

samozapalenia

Węgle nieskłonne

do samozapalenia

Najwyższa temperatura
układu węgiel
kamienny

–wodny

roztwór perhydrolu.


Czas osiągnięcia
maksymalnej
temperatury T

max

Czas przyrostu
temperatury między 50
-90



C.

T

max

≥

90



C

T

max

≤

40 min

T

50-90

≤

2,5 min

T

max

≤

90



C

40 min ≤

T

max

≤

75 min

2,5 min< T

50-90

< 6 min

T

max

<

90



C

T

max

≥

75 min

T

50-90

>

6 min

0

20

40

60

80

100

120

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19

T[˚C]

T[…

Wnioski:

Z ana

lizy powyższego wykresu wynika , że nasz węgiel należy do grupy węgla

bardzo skłonnego do samozapalenia. Pożar próbki nastąpił szybko, a dymy
wydzielały się ok 10min.