 |
Запыленность рудничного воздуха и меры борьбы с угольной и породной пылью
Вредность и опасность пыли. При проведении подготовительных выработок, очистной выемке угля, погрузке, транспортировании и перегрузке горной массы в результате измельчения угля и породы образуется и попадает в рудничный воздух горных выработок значительное количество угольной и породной пыли. Систематическое и длительное вдыхание угольной и породной пыли может привести к тяжелому профессиональному заболеванию — пневмокониозу. Признаки этой болезни легких возникают у шахтеров после 8-9 лет работы в условиях значительной запыленности воздуха.
Опасность заболевания пневмокониозом зависит в основном от трех факторов: вещественного состава пыли, концентрации ее в атмосфере на рабочем месте, продолжительности работы в условиях повышенной запыленности воздуха. Для предупреждения заболевания пневмокониозом правилами техники безопасности установлены предельно допустимые концентрации содержания пыли в атмосфере горных выработок.
В 1 м3 воздуха действующих подземных выработок не должно содержаться более 10 мг угольной пыли. Пыль как источник взрыва.
Уголь в виде кусков взрывчатыми свойствами не обладает. Однако, будучи измельченным до состояния пыли, угольное вещество при определенных условиях способно взрываться.
О том, что угольная пыль может принимать участие во взрыве при ведении горных работ, стало известно около 200 лет назад после аварии на шахте «Усланд» в Великобритании. В 1906 г. в негазовой шахте «Курьер» (Франция) произошел взрыв пыли с катастрофическими последствиями — в результате аварии погибло 1100 шахтеров. Эта и ряд других аварий показали, что при определенных условиях пыль может взрываться как при наличии метана, так и при его отсутствии.
В наибольшей степени на взрывчатость угольной пыли влияют следующие ее физико-химические свойства: размеры частиц; содержание горючих летучих веществ; влажность; зольность. В результате многочисленных опытов установлено, что во взрыве принимают участие пылинки, начиная от мельчайших частиц до частиц размером 1 мм. Содержание летучих веществ зависит от возраста углей: антрациты имеют выход летучих 7 %, поэтому их пыль невзрывчата; тощие угли — до 17 %, пыль их слабо взрывчата; газовые и длинногшаменные угли — до 40 %, пыль их сильно взрывчата. Влажность пыли — одна из определяющих характеристик ее способности к воспламенению: даже самая взрывчатая пыль бурых углей, если в них содержание влаги более 17 %, не может воспламеняться.
Это объясняется тем, что вода оказывает комплексное защитное действие; во-вторых, она препятствует образованию пылевого облака, связывая пыль в сплошную корку; во-вторых, из угольных частиц не могут выделяться летучие вещества, способные к горению, до тех пор, пока не испарится вода. Твердый остаток от сжигания угля называется золой. Зола — это минеральные негорючие вещества, которые содержатся в угольном пласте.
Чем выше зольность, тем менее взрывчата пыль. Если в угольную пыль с небольшой зольностью добавить определенное количество — минеральной негорючей пыли, она не взрывается.
На этом основан способ предупреждения взрывов угольной пыли, состоящий в осланцевании горных выработок инертной пылью. Угольная пыль, как и метан, воспламеняется при определенной концентрации.
Если выработка негазовая, взрыв пыли может произойти при содержании ее в воздухе 15 г/м3 и выше. Эта величина называется нижним пределом взрывчатости пыли. Однако при наличии метана нижний предел снижается.
Так, при содержании 1 % метана нижний предел взрывчатости для пыли отдельных пластов составляет 5-8 г/м3, а при содержании его 2 % — 3-4 г/м3. Для воспламенения пыли необходим источник тепла с температурой 700-800 °С. Таким источником в шахте может быть: воспламенившийся метан; раскаленный газ, который образуется при взрывных работах; электрическая искра, например, в случае пробоя силового кабеля. В большинстве аварий, имевших место в последние годы, источником воспламенения пыли была вспышка метана или пламя взрывчатых веществ. Взрывом могут быть охвачены все выработки крыла и даже горизонта шахты.
Волна давления (часть ее называют ударной волной) может достигать скорости 1000 м/с при давлении газов до 2 МПа. Прокатываясь по горным выработкам, она ломает крепь, обрушает бока и кровлю выработок, разрушает оборудование, коммуникации, вентиляционные сооружения, травмирует людей. При горении и взрывах образуется оксид углерода, причем в значительно больших количествах, чем при воспламенении метана, что приводит к отравлению работающих. После взрыва пыли нередко возникают пожары, что еще более утяжеляет последствия аварии.
Особенности взрыва пылевоздушной смеси. Степень взрывчатости пыли зависит от развития ее поверхности, выражаемой обычно через размеры (диаметр) пылинок, состава пыли — химического и минерального, выхода летучих продуктов при нагреве (для угольной пыли), количества витающей пыли, наличия в атмосфере горючих газов и влажности пыли и атмосферы.
В шахтах происходят часто взрывы сульфидной, серной, угольной и другой пыли. О степени взрывчатости пыли в опытах судят по давлению в месте взрыва, длине пламени и температуре.
Пыль в угольных пластах наиболее взрывчата при диаметре пылинок 0,1-0,04 мм и даже при диаметре 0,01 -0,06 мм. Образование пыли. В забое подготовительных выработок наибольшее количество породной и угольной пыли образуется в процессе бурения шпуров, при выемке угля комбайнами и взрывной отбойке шпуровыми зарядами.