1. Wiadomości teoretyczne, cel ćwiczenia i zasady pomiaru:

Pył węglowy - ziarna węgla kamiennego przechodzące przez sito o wymiarach oczek równych 1×1 mm. Powstaje podczas robót górniczych oraz w trakcie przeróbki i transportu węgla kamiennego.

Wybuch – gwałtowne spalanie z charakterystycznym efektem dźwiękowym.

Granica wybuchowości pyłu węglowego: 50 g/m³ – 1000 g/m³

Temperatura zapłonu: 550^OC

Ciśnienie wybuchu: 340 kN/m²

Cel ćwiczenia:

Celem ćwiczenia jest badanie:

- wybuchowości pyłu węglowego,

- ciśnienia wybuchu oraz zawartości CO w gazach powybuchowych ,

- ilości substancji neutralizującej wybuch

Stanowisko i urządzenia pomiarowe:

- komora o pojemności 2 dm³ służąca do wyznaczenia najmniejszego stężenia wybuchowego pyłu
- komora o pojemności 2,3 dm³ służąca do wyznaczenia ciśnienia wybuchu oraz wyznaczenia zawartości CO w gazach powybuchowych ( przy pomocy rurki wskaźnikowej)

- inflabar służący do wyznaczenia zawartości części niepalnych w pyle,

2. Wyznaczenie minimalnej masy pyłu węglowego, przy której następuje wybuch w komorze spalania o poj. 2 dm³ :

Tabela 1. Wyniki pomiarów

Masa pyłu węglowego	Wybuch
1.00 g	TAK
0.90 g	TAK
0.80 g	TAK
0.70 g	TAK
0.60 g	NIE

3. Wyznaczenie ciśnienia wybuchu pyłu węglowego oraz stężenia gazów powybuchowych:

Obliczono ilość pyłu z próby nr 5 (0.7g) dla komory spalania o poj. 2.3 dm³

0.7 g – 2 dm³

x g – 2.3 dm³

x = 1.3 g

Odważono 1.3 g pyłu węglowego, który umieszczono w komorze spalania o poj. 2.3 dm³ i po

wybuchu:

- odczytane ciśnienie wybuchu pyłu wyniosło: 5.21 * 10⁵ N/m²

- stężenie CO wykonane rurką wskaźnikową: 6.17 mg/l

4. Neutralizacja wybuchu pyłu węglowego:

Próbkę pyłu włożono do inflabaru, który przez 10 sek. rzucał promienie na próbkę pyłu i po rozproszeniu wstecznym rejestrował promienie przez sondę scyntylacyjną. Odczytane zostało 5 wartości a następnie obliczona wartość średnia, która wyniosła 102435,3

Następnie z krzywej zawartości części niepalnych odczytano n₀, które nyniosło: 19,7

Ilość pyłu kamiennego (niepalnego) jaki należy dodać na jednostkę wagową danego pyłu, aby

zawartość części niepalnych w pyle odpowiadała co najmniej wartości obowiązującej według

przepisów oblicza się ze wzoru:

$$\alpha = \ \frac{n_{\text{op}} - n_{o}}{100 - \ n_{\text{op}}}$$

gdzie:

α - jednostkowy współczynnik wagowy

n_op- zawartość części niepalnych stałych w pyle suchym, wystarczające do zabezpieczenia

przed przenoszeniem wybuchu [%]

n_o- zawartość części niepalnych w suchym pyle węglowym [%]

Dla kopalni gazowych bezpieczna zawartość substancji niepalnych to 80%.

Stąd:

α = $= \ \frac{80 - 19,7}{100 - \ 80}$= 3,015

Dla kopalni niegazowych bezpieczna zawartość substancji niepalnych to 70%.

Stąd:

α = $\frac{70 - 19,7}{100 - \ 70}$= 1,67(6)

Zabezpieczenie przed wybuchem zapewni połączenie w wyliczonych proporcjach pyłu wybuchowego z niepalnym co spowoduje neutralizację zalegającego pyłu w wyrobisku przez pył kamienny. Zatem, aby nie zastąpił wybuch w kopalni gazowej, 0,7 g pyłu węglowego należy wymieszać z 2,1105 g pyłu kamiennego, natomiast w kopalni niegazowej z 1,169g.

5. Wnioski i profilaktyka:

Dolna granica wybuchowości pyłu węglowego użytego podczas ćwiecznia wyniosła 0,7g/2 dm³ 0,35 g/ dm³ Z obliczeń i przeprowadzonej próby wynika, że należy wymieszać go z 1,169 g pyłu kamiennego, aby otrzymać pył kopalniany z zawartością 70 % części niepalnych stałych w kopalniach niegazowych oraz z 2,1105g w kopalniach gazowych. Zabezpieczony w ten sposób pył węglowy jest zgodny z obowiązującymi przepisami i można prowadzić prace w wyrobisku, ponieważ nie ma możliwości wybuchu. Stężenie gazów powybuchowych (CO) pomierzone w czasie wykonywania ćwiczenia wyniosło 6,17 mg/l.

Wybuchy pyłu węglowego są tragiczne dla zdrowia i życia pracowników wyrobiska. Dlatego też należy prowadzić dokładne pomiary panującego w korytarzu stężenia pyłu, a także jego neutralizacja min. poprzez dodawanie pyłu kamiennego do istniejącego już pyłu węglowego. W ramach profilaktyki zwalczanie pyłu w miejscu powstania dokonuje się poprzez większe zabiory kombajnu, zlewanie czoła ściany wodą, czy zraszanie na przesypach.