Характеристика тяжелых углеводородов

Газ	Формула	Относительная плотность	Температура воспламенения, ^оС	Пределы взрываемости, %
Этан	С2Н6	1,05		3,2-15
Пропан	С3Н8	1,56		2,4-7,4
Бутан	С4Н10	2,07		1,5-6,5

 

При наличии в воздухе нескольких близких по составу газов нижний предел взрываемости смеси определяется по формуле Лешателье:

(1.3.)

,

где С₁, С₂,·····, С_m - содержание каждого из компонентов смеси (%) при условии, что ; N₁, N₂,·····,N_m – нижний предел взрываемости каждого компонента, %.

 

Взрывчатая пыль

Многие твердые вещества, не воспламеняющиеся в обычном состоянии, становятся взрывчатыми в состоянии тонкой пыли. Это объясняется двумя основными факторами: большая поверхность соприкосновения пылинок с кислородом воздуха; выделение горючих газов при нагревании пыли.

При добыче и обогащении полезных ископаемых возможны взрывы угольной, сульфидной и серной пыли.

Наиболее опасной является угольная пыль, поэтому и взрывчатые свойства изучены наиболее полно.

Нижний и верхний концентрационные пределы взрываемости угольной пыли соответственно составляют (10-50) г/м³ и 2000-3000 г/м³. Температура воспламенения – 700-900^оС.

При взрыве угольной пыли образуется большое количество оксида углерода.

На взрывчатость угольной пыли оказывают влияние следующие факторы: химический состав пыли (выход летучих веществ); дисперсность пыли; влажность; зольность; состав атмосферы.

С увеличением выхода летучих веществ взрывчатость пыли увеличивается: до 10% - не взрывается; 10-15% - слабо взрывается; >15% - сильно взрывается.

Наиболее взрывчатая пыль размером 60-100 мкм.

При влажности >40% пыль практически не взрывается. Наличие золы снижает взрываемость пыли, при 60-90% зольности угольная пыль не взрывается.

Наличие метана в атмосфере снижает нижний концентрационный предел взрываемости пыли.

Для борьбы со взрывами пыли проводится комплекс мероприятий: предупреждение опасных скоплений пыли; предупреждение воспламенения пыли; локализация взрывов и снижение вредных последствий.

Снижение запыленности воздуха достигается путем:

1. применения механизмов, при работе которых образуется минимальное количество пыли;

2. предварительного увлажнения угольных пластов;

3. орошения мест пылеобразования;

4. эффективного проветривания;

5. периодической очистки от пыли выработок;

6. расположения скиповых подъемов в стволах с исходящей струей;

7. расположения сортировок и фабрик с сухим обогащением, таким образом, чтобы пыль не заносилась в шахты.

К мерам препятствующим воспламенению пыли относятся все меры газового режима.

Для локализации или подавления возникающих взрывов пыли осуществляется осланцевание выработок и устанавливаются сланцевые или водяные заслоны.

При разработке медных и серно-колчеданных руд большую опасность представляют взрывы сульфидной пыли, в результате которых образуется большое количество сернистого газа. К категории взрывоопасных отнесены все шахты, разрабатывающие сульфидные руды с содержанием серы более 35%. Наиболее опасна сульфидная пыль, имеющая в своем составе фракции крупностью 10-100 мкм. При влажности 9-9,5% сульфидная пыль становится не взрывчатой. Пределы взрываемости сульфидной пыли – 250-1500 г/м³, температура воспламенения – 430-460^оС.

Серная пыль более опасна, чем сульфидная. Пределы взрываемости серной пыли – от 5-15% г/м³ (нижний предел) до 600-1000 г/м³.

Все шахты, опасные по взрыву серной пыли, в зависимости от содержания серы в руде, делятся на две группы: I группа – от 12 до 18%; II группа - >18%.

Для борьбы со взрывами сульфидной и серной пыли предусматривается выполнение мероприятий, препятствующих образованию пыли (бурение с промывкой, орошение, смыв пыли), а также препятствующих воспламенению (применение предохранительных ВВ, электрическое взрывание, взрывобезопасное электрооборудование, запрещение открытого огня).

 

Климатические условия

Климатические условия (тепловой режим) горных предприятий оказывают большое влияние на самочувствие человека, его производительность труда, на уровень травматизма. Кроме того, они оказывают влияние на работу оборудования, поддержание выработок, состояние вентиляционных сооружений.

Температура и влажность воздуха в подземных выработках зависят от таковых на поверхности.

При движении воздуха по подземным выработкам его температура и влажность изменяются.

Зимой воздух, поступающий в шахту, охлаждает стенки воздухо-подающих выработок, а сам нагревается. Летом воздух нагревает стенки выработок, а сам охлаждается. Теплообмен происходит наиболее интенсивно в воздухоподающих выработках и на некотором расстоянии от их устья затухает, а температура воздуха становится близкой к температуре пород.

Слой породы, температура которого меняется в течение года, называется тепловыравнивающей рубашкой (оболочкой). Протяженность ее зависит от количества воздуха, размеров выработки, теплофизических параметров горных пород.

Относительная влажность воздуха зависит от влажности атмосферного воздуха и обводненности пород.

В летнее время при поступлении в горные выработки воздух с большим влагосодержанием охлаждается, а избыток влаги выпадает из воздуха и конденсируется на стенках выработок. Относительная влажность может достигать 100%.

В зимнее время происходит обратный процесс. При поступлении воздуха в шахту выработки осушаются, вода выносится из выработок на поверхность.

Основными факторами, определяющими температуру воздуха в подземных горных выработках, являются:

1. Тепло- и массообмен с горными породами.

2. Естественное сжатие воздуха при его движении вниз по вертикальным или наклонным выработкам.

3. Окисление горных пород и материалов крепи.

4. Охлаждение горной массы при ее транспортировании по выработкам.

5. Процессы массообмена между воздухом и водой.

6. Тепловыделение при работе машин и механизмов.

7. Тепловыделение людей, охлаждение электрических кабелей, трубопроводов, горение светильников и пр.

Меры борьбы с высокими температурами в подземных горных выработках:

1. Теплоизолирующие покрытия выработок.

2. Сокращение пути движения воздуха к местам потребления.

3. Увеличение количества воздуха.

4. Замена деревянной крепи металлической.

5. Уменьшение времени нахождения горной массы в подземных выработках.

6. Охлаждение воздуха без применения холодильных машин (при помощи льда, использование холодной воды рек и сжатого воздуха).

7. Охлаждение воздуха с помощью холодильных машин (кондиционирование).

Правилами безопасности регламентированы температура и скорость движения воздуха на рабочих местах и в выработках.

Так, температура воздуха в подземных выработках не должна превышать 26^оС (при влажности <90%).

Максимально допустимая скорость движения воздуха в различных выработках колеблется от 4 м/с (в призабойных пространствах) до 15 м/с
(в вентиляционных стволах, не оборудованных подъемом).

Воздух, подаваемый в подземные выработки в зимнее время, должен подогреваться до температуры +2^оС (в 5 м от сопряжения канала калорифера со стволом).

Оптимальные и допустимые нормы температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха в рабочей зоне производственных помещений (в т.ч. и обогатительных фабрик) приведены в ГОСТ 12.1.005-88 и СанПиН – 2.2.4.548-96.

Оптимальные микроклиматические условия – такие сочетания метеорологических параметров, которые обеспечивают ощущение теплового комфорта.

Допустимые – такие сочетания метеорологических параметров, при которых не возникает повреждений или нарушений состояния здоровья.

Указанными выше нормативными документами установлены оптимальные и допустимые нормы метеорологических параметров для холодного (и переходного) периода года (среднесуточная температура наружного воздуха ниже +10^оС) и теплого периодов года, а также для различных категорий работ по тяжести физического труда (I – легкая,
II – средней тяжести, III – тяжелая).

Так, допустимый диапазон температур в холодный период года для работ I категории тяжести составляет 19-25^оС; II категории – 15-23^оС;
III категории – 13-21^оС.

В теплый период года эти диапазоны составляют соответственно
20-28^оС; 16-27 ^оС; 15-26 ^оС.

 

Раздел II. АЭРОМЕХАНИКА И АЭРОДИНАМИКА
ГОРНЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ