PRACOWNIA BEZPIECZEŃSTWA PRACY I ERGONOMII W GÓRNICTWIE
Kierunek Zarządzanie i Inżynieria Produkcji GIG
Grupa 4/1
Nr zespołu 4

1. Wstęp

Podczas procesów technologicznych w zakładach górniczych przy urabianiu węgla wytwarzana jest olbrzymia ilość pyłów. Szacuje się, że 3% ogólnego wydobycia to pył węglowy. Gdy zaistnieją odpowiednie warunki może dojść do wybuchu pyłu węglowego. Wybuchy pyłu węglowego należą do podstawowych zagrożeń w górnictwie węglowym. Są one przyczyną największych katastrof, często z ogromną liczbą ofiar.

Odróżnia się trzy fazy wybuchu pyłu węglowego:

• działanie podmuchu – powoduje nierównomierne i turbulentne stężenie obłoku pyłu węglowego

• działanie płomienia – czynnik termiczny powoduje zapłon pyłu

• pozostanie gazów powybuchowych – stężenie CO dochodzi do kilkunastu procent.

Temperatura zapłonu pyłu węglowego dla polskich węgli wynosi 550⁰C. Granica wybuchowości waha się  pomiędzy 50 - 1000g/m³.

Wzór na jednostkowy współczynnik wagowy: $\mathbf{\alpha =}\frac{\mathbf{n}_{\mathbf{\text{op}}}\mathbf{-}\mathbf{n}_{\mathbf{o}}}{\mathbf{100\% -}\mathbf{n}_{\mathbf{\text{op}}}}$

gdzie:

$${\mathbf{n}_{\mathbf{o}}}_{\begin{matrix} \mathbf{-}\mathbf{\text{zawarto}}\mathbf{sc}\mathbf{\ }\mathbf{\text{cz}}\mathbf{es}\mathbf{\text{ci}}\mathbf{\ }\mathbf{\text{niepalnych}}\mathbf{\ }\mathbf{\text{sta}}\mathbf{l}\mathbf{\text{ych}}\mathbf{\ }\mathbf{w}\mathbf{\ }\mathbf{\text{pyle}}\mathbf{\ }\mathbf{\text{suchym}}\mathbf{\ }\mathbf{\text{wystarczaj}}\mathbf{a}\mathbf{\text{ca}}\mathbf{\ } \\ \mathbf{\text{do}}\mathbf{\ }\mathbf{\text{zabezpieczenia}}\mathbf{\ }\mathbf{\text{przed}}\mathbf{\ }\mathbf{\text{przenoszeniem}}\mathbf{\ }\mathbf{\text{wybuchu}}\mathbf{\ ,\ \lbrack\%\rbrack} \\ \end{matrix}}$$

n_o − zawartosc czesci niepalnych w suchym pyle weglowym, [%]

2. Użyte na stanowisku urządzenia pomiarowe

• przyrząd do pomiaru najmniejszych stężeń wybuchowych pyłu,

• przyrząd do pomiaru ciśnienia wybuchu pyłu,

• układ pneumatyczny do wzniecania obłoku pyłowego,

• indukcyjny czujnik ciśnienia wraz z pokrywą,

• inflabar,

• wąż wraz z odkurzaczem do odsysania pyłu węglowego,

• żaluzja do zamykania digestorium.

3.Cel doświadczenia

Celem ćwiczenia jest przeprowadzenie eksperymentalnych wybuchów pyłu węglowego, które pozwolą określić od jakiej ilości pyłu węglowego nastąpi wybuch, a następnie znalezienie najmniejszego stężenia wybuchowego pyłu. Dla ustalonego parametru najmniejszego stężenia wybuchowego pyłu należy obliczyć ilość pyłu kamiennego, która dodana do pyłu węglowego czyni go niewybuchowym.

4. Obliczenia

1. Wyznaczanie minimalnej masy pyłu węglowego, przy której następuje wybuch.

Próba 1: Odważono 0,9 g pyłu węglowego i wsypano do komory spalania o objętości 2dm³.

Obserwacje: Wybuch nastąpił.

Próba 2: Odważono 0,8 g pyłu węglowego i wsypano do komory spalania o objętości 2dm³.

Obserwacje: Wybuch nie nastąpił.

1. Wyznaczanie ciśnienia pyłu węglowego.

1,5 g

4,91*10⁵ Nm^-2 [Pa]

1. Wyznaczanie stężenia gazów powybuchowych.

6,17 mg/l – 0,5 % objętości

Najwyższe dopuszczalne stężenie (NDS) - najwyższe stężenie czynnika szkodliwego dla zdrowia w powietrzu, ustalone jako wartość średnia ważona, którego oddziaływanie na pracownika w ciągu 8-godzinnego czasu pracy przez cały okres jego czynności zawodowej nie powinno spowodować ujemnych zmian w jego stanie zdrowia oraz w stanie zdrowia przyszłych pokoleń.

1. Neutralizacja wybuchu pyłu węglowego.

Pomiar radioaktywności:
Lp.
1
2
3
4
5
Średnia:

n_op=70 %

n_o~6%

α = $\frac{70\% - 6\%}{\ 100\% - 70\%} = \frac{64\%}{30\%} = 2,133$

0,9_g*2,133=1,9197g

Obserwacje: Poprawnie zneutralizowany wybuch.

5. Wnioski

Minimalna masa pyłu węglowego przy której zachodzi wybuch wynosi 0,9g. Aby zneutralizować wybuch pyłu węglowego (0,9g) należy dodać około 1,92g pyłu kamiennego.

Innymi sposobami neutralizacji wybuchu pyłu węglowego są:

• nie dopuścić do tworzenia się pyłu i jego przenoszenia do wyrobisk tak, aby nie tworzyły się osady
w ilości umożliwiającej powstanie obłoku pyłu o stężeniu wybuchowym lub usuwać tworzące się osady
• zinertyzować pył osiadły, czyli uniepalnić go, rozcieńczyć taką ilością substancji niepalnej, aby powstała mieszanina była niepalna lub szybko gasła, nie przenosząc płomienia,
• związać pył osiadły środkami chemicznymi tak, aby uniemożliwić unoszenie i zapalanie od źródeł zapłonu,
• zwiększyć wilgotność osadów pyłowych, w celu zapobieżenia uno­szeniu.

We wszystkich wyżej wymienionych metodach neutralizacji pyłu węgłowego skuteczną i polecaną metodą jest zastosowanie systemów mgłowych, gęsta i dynamiczna mgła może skutecznie neutralizować zagrożenie pyłowe, które jest bardzo niebezpieczne dla pracujących w wyrobisku górników.