Вибухові властивості вугільного пилу

Вугільний пил при деяких умовах може утворювати з повітрям вибухову суміш. Вибуховість вугільного пилу в основному залежить від змісту в ній летучих речовин, золи, вологи і від ії розмірів.

Найбільше легко вибухає пил вугіль зі змістом летучих речовин 17-32 %.

Зі збільшенням зольності і вологості вибуховість вугільного пилу зменшується і при змісті 40 % чи золи 50 % вологи пил стає невибуховою.

Найбільш небезпечні у відношенні вибуху порошини розміром 10-75 мкм. Однак якщо вибух уже виник, то в нього утягують і великі порошини розміром 75- 100 мкм. Пил крупністю менш 10 мкм. має знижену здатність вибухати, що порозумівається підвищеним її окислюванням і більшою схильністю до коагуляції й утворення хлопьев.

Для пилоповітряних сумішей, так само як і для газових, установлені межі вибухової концентрації. Для вугільного пилу нижня межа 16-20 г/м³, а верхня 1500-2000 г/м³. Вибух максимальної сили відбувається при концентрації пилу в повітрі 300-600 г/м³.

Запалення вибухового пилу може відбутися при двох обставинах: якщо вона виявилася зваженої в повітрі в небезпечній концентрації і якщо одночасно виникло джерело запалення з температурою 700- 900 °С. Варто помітити, що велику небезпеку представляє і пил, що відклався у виробках, що, піднімаючи в повітря від вибуху зваженого пилу чи метану, може стати причиною подальшого поширення вибуху.

Наявність метану в рудничної атмосфері знижує нижня межа пилу, що підривається. Так, за даними МакНІІ, нижня межа вибуховості пилу при змісті в повітрі метану 2,5 % знижується до 3-5 г/м³ повітря.

Процес вибуху пило повітряної суміші на відміну від газової відбувається стадійно. Спочатку під дією джерела тепла з пилу виділяються летучі речовини, що у першу чергу і воспламеняються, а потім у цьому полум'ї догоряють частково чи цілком тверді залишки пилу. Однак індукційний період запалення вугільного пилу менше, ніж у метану, тому що в складі летучих крім інших газів маються більш вибухові гази, чим метан, водень і оксид вуглецю.

Вибух вугільної порошачи протікає з різною швидкістю, іноді відбувається тільки вибухоподібне горіння з відносно повільним поширенням полум'я. Однак горіння може легко перейти у вибух при наявності перешкод, вигинів і поворотів виробок на шляху поширення полум'я. Особливістю вибуху вугільного пилу є утворення більшої кількості чадного газу, чим при вибуху метану.

На кожній шахті повинні здійснюватися заходи щодо знепилювання повітря.

Проекти нових та таких, що реконструюються, шахт (горизонтів), розкриття та підготовки блоків, па­нелей, виїмкових полів, а також паспорти виїмкових дільниць, проведення та кріплення підземних виро­бок повинні містити заходи щодо боротьби з пилом.

Новостворювані гірничі машини для відбою ти транспортування гірничої маси повинні забезпечувати мінімальне пилоутворення і пилопридушення, що відповідає санітарним нормам. Гірничі машини, під час роботи яких утворюється пил, повинні бути оснащені засобами пилопридушення, які постачаються заводами-виробниками у комплекті з машинами.

Забороняється експлуатація таких машин без за­собів пилопридушення, а також тоді, коли конструк­ція та параметри роботи цих засобів не відповідають вимогам посібників з експлуатації відповідних ма­шин, або в разі несправності блокувального пристрою, що перешкоджає запускові машини в разі порушен­ня пилопридушення.

Розпилювання (диспергування) зрошуваль­ної рідини повинно проводитися форсунками (зро­шувачами) під тиском не менше за 0,5 МПа, а на виїмкових та прохідницьких комбайнах - не менше за 1,2 МПа.

Під час проведення очисних робіт, а також під час проведення виробок комбайнами вибіркової дії по пластах із середньою потужністю повинно за­стосовуватися попереднє зволоження вугілля у масиві.

За дозволом органів Держнаглядохоронпраці, ви­даним на підставі висновку МакНДІ або ЕТЦ, допус­кається проведення робіт по незволоженому масиву вугілля в таких випадках:

а) за природної вологості вугілля 12% та більше;

б) у разі застосування способів боротьби з пилом, при використанні яких уміст пилу в повітрі робочої зони стійко утримується в межах граничне допусти­мих концентрацій;

в) якщо нагнітання рідини в пласт призводить до погіршення умов праці і знижує безпеку проведення очисних робіт;

г) якщо проведення робіт з буріння свердловин (шпурів) для попереднього зволоження вугілля в ма­сиві та нагнітання в них рідини неможливе за гірни­чо-геологічними або гірничотехнічними умовами.

Якщо засоби боротьби з пилом у діючих вибоях не забезпечують зниження запилення повітря до гранично допустимих концентрацій, повинні бути розроблені заходи, що забезпечують виключення перебування людей у запиленій зоні й проводитися знепилювання повітря, що виходить на цих вибоїв. Приймальні бункери, перекидачі, пристрої для завантаження і розвантаження скіпів повинні бути обладнані засобами аспірації та очищення повітря, а також пристроями для запобігання просипанню гірничої маси та пилоутворенню.

Забороняється на діючих шахтах подаван­ня свіжого струменя повітря по стволах, обладнаних підйомами зі скіпами або перекидними клітями, по­хилих стволах і виробках за межами виїмкової дільниці, які обладнані конвеєрами і не мають за­собів пилопридушення, що забезпечують зниження запилення повітря до гранично допустимих концен­трація.

Під час виробничих процесів, що супровод­жуються утворенням або виділенням пилу, повинен здійснюватися контроль його концентрації відповід­но до Інструкції з виміру концентрації пилу в шах­тах та обліку пилових навантажень.

Забороняється робота виїмкових і про­хідницьких комбайнів, а також стругових установок, якщо концентрація пилу перевищує технічно досяж­ний рівень.

До небезпечних за вибухами пилу відно­сять пласти вугілля з виходом летких речовин 15% та більше, а також пласти вугілля (крім: антрацитів) з меншим виходом летких речовин, вибуховість пилу яких установлена лабораторними випробуваннями.

Параметри способів та засобів пиловибухозахисту гірничих виробок повинні встановлюватися відповідно до нижніх меж вибуховості вугільного пилу, що відклався, та нормою осланцювання.

На шахтах, що розробляють пласти, небезпечні за вибухами пилу, повинні здійснюватися за­ходи щодо попередження та локалізації вибухів ву­гільного пилу, основані на застосуванні інертного пилу (сланцевий пиловибухозахист),води (гідропиловибухозахист) або води та інертного пилу (комбінований пиловибухозахист).

При застосуванні сланцевого пиловибухозахисту для попередження вибухів пилу повинні проводити­ся побілка та осланцювання гірничих виробок, з метою локалізації вибухів повинні встановлюватися сланцеві заслони.

При застосуванні гідропиловибухозахисту з ме­тою попередження вибухів пилу повинні застосову­ватися: побілка, обмивання гірничих виробок (мокре прибирання пилу), зв'язування відкладеного пилу гігроскопічними змочувально-зв'язувальними сумі­шами, а також за допомогою безперервно діючих туманотвірних завіс. Для локалізації вибухів повинні встановлюватися водяні заслони.

При застосуванні комбінованого пиловибухозахи­сту повинні використовуватися способи й засоби попередження та локалізації вибухів пилу, основані як на воді, так і на інертному пилу.

Ці вимоги не поширюються на виробки гідрошахт і гідродільниць із самопливним гідротранспортом.

Не допускається застосування способів поперед­ження вибухів вугільного пилу, побудованих на використанні води без змочувально-зв'язувальних су­мішей ва пластах, де вугільний пил не змочується водою чи захисні дії цих заходів не забезпечують вибухобезпеку протягом зміни.

Сланцевими або водяними заслонами по­винні бути захищені:

а) очисні виробки;

б) вибої підготовчих виробок, що проводяться по вугіллю чи по вугіллю і породі;

в) крила шахтного поля на кожному пласті;

г) конвеєрні виробки;

ґ) пожежні дільниці;

д) склади вибухових матеріалів.

Заслони розміщуються у виробках на вхідному та на вихідному струменях виробок, що ізолюються.

Захист вибоїв підготовчих виробок до впроваджен­ня автоматичних систем повинен здійснюватися ро­зосередженими водяними або сланцевими заслона­ми. При цьому в тупиковій частині виробки вста­новлюється не, менше чотирьох рядів посудин (по­лиць). Перший ряд повинен бути встановлений не ближче ніж 25 м та не далі ніж 40 м від вибою.

Підготовчі виробки довжиною менше ніж 40 м повинні ізолюватися заслонами, що встановлюються в прилеглих виробках на мінімально допустимій відстані від сполучень (60 м для сланцевих та 75 м для водяних заслонів).

Для ізоляції крил заслони встановлюються у відкатник та вентиляційних штреках біля бремсбергів, уклонів, квершлагів ти біля інших прилеглих до них виробок.

Для захисту конвеєрних виробок, тупикових підго­товчих виробок, що проводяться по вугіллю, сланцеві або водяні заслони повинні встановлюватися на всій довжині виробок ва відстані один від одного не більш як 300 м для сланцевих та 250 м для водяних заслонів. Установлення заслонів у конвеєрних вироб­ках не вимагається, якщо по них транспортується тільки порода.

Для ізоляції пожежних дільниць заслони розмі­щуються у всіх прилеглих до них виробках.

Заслони встановлюють у горизонтальних та похилих виробках з кутом нахилу до 18°. При куті нахилу більше ніж 18° заслони повинні встановлю­ватися у прилеглих виробках на мінімально допус­тимій відстані від їх сполучення із виробкою, яка ізо­люється.

Вимоги про захист заслонами крил шахтного доля на кожному пласті та конвеєрних виробок не поши­рюються на шахти, що розробляють пласти вугілля з виходом летких речовин менше за 15%.

Сланцеві заслони повинні встановлювати­ся на відстані не менше за 60 м та не більше за 300 м, водяні заслони - не менше за 75 м та не більше за 250 м від вибоїв очисних та підготовчих виробок, сполучень відкатних та вентиляційних штреків із бремсбергами, уклонами, квершлагами, а також перемичок, що ізолюють пожежу. Установлення заслонів на відкатних та вентиляційних штреках, біля сполу­чень з бремсбергами, уклонами, квершлагами не ви­магається, якщо сланцеві заслони, що ізолюють вибій очисних та підготовчих виробок, знаходяться на відстані 800 м та менше, а водяні - 250 м та менше від цих сполучень.

Заслони повинні встановлюватися на прямолі­нійних ділянках виробок з витриманим перерізом. Забороняється встановлювати заслони ва ділянках виробок, що мають порожнини за кріпленням (куполи, старі виробки, що погашаються, та ін.). Збережен­ня та справність заслонів забезпечують керівники дільниць, у виробках яких вони встановлені. Місця встановлення заслонів повинні бути нане­сені на плани гірничих виробок, що додаються до плану ліквідації аварій.

Конструкція заслонів для різних типів кріплення, форма полиць та посудин, матеріал для їх виготовлення, а також порядок розстановки заслонів у мережі гірничих виробок повинен відповідати ДНАОП 1.1.80-5.25-96. При цьому кількість інертного пилу й води в заслоні повинна визначатися із розрахунку 400 кг на 1 м² поперечного перерізу виробки в просвіті в місці встановлення заслону.

Заходи щодо запобігання вибухам вугіль­ного пилу повинні здійснюватися за графіками, що­квартально розроблюваними начальником дільниці ВТБ та затвердженими головним інженером шах­ти. Графіки повинні, направлятися начальнику дільниці, який несе відповідальність за їх виконання, та підрозділу ДВГРС. Періодичність проведення за­ходів щодо попередження вибухів пилу в гірничих виробках встановлюється за інтенсивністю пило відкладення, на підставі аналізу ефективності застосовуваних заходів та результатів контролю пиловибухобезпеки гірничих виробок.

Якщо передбачені графіками заходи не забезпе­чують надійного вибухозахисту гірничих виробок протягом однієї зміни, то слід ужити заходів щодо зниження інтенсивності пило відкладення, застосуван­ня більш ефективних способів знепилювання повітря або змочувально-зв'язувальних сумішей для зв'язу­вання в них пилу, що відкладається.

Для запобігання поширенню вибухів ву­гільного пилу в мережі гірничих виробок вибої підго­товчих виробок, що проводяться по вугіллю чи по вугіллю і породі за допомогою комбайнів або підривних робіт, а також сполучення лав із штреками, розподільні пункти та інші місця скупчення електроустат­кування в дільничних виробках повинні бути захищені автоматичними системами локалізації спалахів метану й вугільного пилу на початковій стадії їх виникнення.

До впровадження автоматичних систем локалі­зації вибухів вугільного пилу повинні встановлюва­тися сланцеві або водяні заслони.

Контроль пиловибухобезпечності гірничих виробок повинен проводитися посадовими особами дільниці, у віданні якої вони перебувають, щозмінно та посадовими особами дільниці ВТБ не рідше одно­го разу на добу. Результати контролю стану пилового режиму дільницею ВТБ повинні заноситися до Книги контролю стану пилового режиму, затвердже­ної наказом Держнаглядохоронпраці 18.01.9в №7. Не рідше одного разу на квартал контроль пиловибухобезпеки виробок повинен проводитися підрозді­лами ДВГРС.

Контроль пиловибухобезпеки повинен здійснюва­тися приладами або лабораторним аналізом та візу­ально.

У разі виявлення пиловибухонебезпечного стану виробок командир підрозділу ДВГРС терміново по­відомляє про це головного інженера шахти та місце­вий орган Держнаглядохоронпраці.

У виробках, стан яких не відповідає вимогам ДНАОП 1.1.30-6.25-96, роботи повинні бути припинені й вжито негайних заходів щодо усунення порушень пилового режиму.