Промышленные взрывчатые вещества
Применение взрывчатых веществ в шахтах опасных по газу и пыли
жүктеу/скачать 2,31 Mb.
|
treatise36887
10.1 Применение взрывчатых веществ в шахтах опасных по газу и пылиУгольные шахты. Для атмосферы угольных шахт наиболее характерно присутствие метана и угольной пыли. Природный газ, выделяющийся в угольных шахтах, содержит 80—83 % метана, 1—4 % его более тяжелых гомологов, около 10 % азота, 5 % углекислого газа и менее I % других газов. Различают свободное и связанное состояния газов в горной породе. Связанный газ — это газ, адсорбированный породой. Свободный газ скапливается в пустотах, трещинах и порах породы. Из-за высокой сорбционной способности угольных пластов, обусловленной высокоразвитой поверхностью, доходящей до 200 м2 на 1 г, около 3/4 газа находится в связанном состоянии, 1 т ископаемых углей может поглотить до 100 м3 метана. Метан выделяется в атмосферу угольных шахт из массива, а также из разрыхленного взрывом или механическим способом угля. Различают три вида выделения газа из массива: обыкновенное — из пор и трещин, не видимых глазом, суфлярное — из трещин, видимых глазом, внезапное, когда происходит выброс газа из толщи массива, обычно в течение короткого времени, с одновременным выбросом породы (угля). Давление газа в угольных пластах достигает 5,9 МПа и зависит от глубины залегания. Опыты по воспламеняемости метано-воздушных смесей при разном содержании метана в смеси и различной температуре нагрева сосуда приведены в таблице 10.3. Таким образом, горячие поверхности легче всего вызывают воспламенение метано-воздушных смесей, содержащих 6 – 7% метана. При температуре 1770ºС 9,1%-ная метано-воздушная смесь имеет самую короткую задержку воспламенения (1,9 мс). При нормальных условиях давления и температуры взрывчатыми являются метано-воздушные смеси, содержащие 5 – 14% метана. Подогрев или предварительное сжатие расширяют указанные пределы взрывоопасности метано-воздушной смеси. При наличии в воздухе взвешенной взрывоопасной угольной пыли опасность воспламенения метано-воздушных смесей увеличивается. Теоретически наиболее взрывчатой является смесь, содержащая 9,46% метана и 90,54% воздуха, при которой метан полностью окисляется Таблица 10.3 Воспламеняемость метано-воздушных смесей при разном содержании метана в смеси с различной температуре нагрева.
Горение метано-воздушных смесей происходит с выделением тепла за счет реакции окисления метана кислородом воздуха. В окончательном виде эту реакцию можно выразить следующим уравнением: СН4 + 2О2 + 8N2 = СО2 + 2Н2О + 8N2 + 198,4 ккал/моль. Ископаемые угли подразделяют по газоносности, которую определяет содержание газа (м3) на 1 т или 1 м3 угля. Наиболее газоносны антрациты и коксующиеся угли, наименее газоносны угли с высоким, содержанием летучих. Газообильность зависит от количества газа, выделяющегося в атмосферу в единицу времени. Обычно газообильность выражают в относительных единицах—количеством выделяемого в сутки газа, отнесенного к 1 т суточной добычи угля. По газообильности угольные шахты классифицируют на следующие категории: I категория — относительная газообильность не более 5 м3/т; II категория — от 5 до 10 м3/т; III категория — от 10 до 15 м3/т; сверхкатегорные шахты, относительная газообильность которых более 15 м3/т, а также шахты, разрабатывающие пласты, опасные по выбросам угля и газа и по суфлярным выделениям. Угольная пыль особенно интенсивно образуется при работе машин и механизмов в процессе обуривания забоев н механизированной отбойке угля, при взрывных работах, при транспортировании отбитого угля. Пыль оседает и скапливается в больших количествах на стенках и почве выработок. Исследованиями установлено, что каменноугольная пыль практически невзрывчата при содержании летучих веществ в угле менее 10%, взрывается слабо при содержании летучих от 10 до 15%, при содержании летучих более 15% взрывчатость каменноугольной пыли быстро растет. Во взрыве принимают участие пылинки размерами от 0,1 до 1 мм. Однако наиболее взрывчатыми считаются фракции пыли размером 75—100 мкм (пыль, проходящая через сито № 80). Угольная пыль может взрываться только в том случае, когда ее концентрация в воздухе находится в определенных пределах. Нижний предел взрывчатости взвешенной в воздухе угольной пыли пластов, содержащих более 30% летучих, находится в пределах 12—20 г/м3 в зависимости от зольности угля, а при наличии в воздухе 0,5—1,5% метана этот предел снижается в 2—3 раза. Наиболее разрушающим действием обладает взрыв пылевоздушной смеси, содержащей 300—600 г пыли в 1 м3 воздуха. Температура вспышки пылевоздушной смеси находится в пределах 750—900 °С. Воспламенению пылевоздушных смесей, так же как и воспламенению метано-воздушных смесей, предшествует задержка воспламенения. Продолжительность этой задержки несколько меньше, чем у метано-воздушной смеси, так как при нагревании угольной пыли выделяются летучие, легковоспламеняющиеся газы. Воспламенение и взрыв взвешенной в воздухе угольной пыли происходит по механизму, аналогичному взрыву газовоздушной смеси. Так, если смесь угольной пыли с воздухом воспламенилась в результате взрыва ВВ или метано-воздушной смеси, то из части угольной пыли, охваченной пламенем, выделяются горючие газы (водород, метан) и небольшие количества других горючих газов, которые, смешиваясь с кислородом воздуха, образуют взрывчатую газо-пылевоздушную смесь. Эта смесь взрывается и своим пламенем охватывает соседние частицы угольной пыли, из которых снова выделяются горючие газы, и т. д. При этом тонкая угольная пыль более взрывоопасна, чем крупная, так как она легче переходит во взвешенное состояние. Кроме того, ее удельная поверхность гораздо больше, следовательно, все реакции при взрыве тонкой пыли протекают быстрее и полнее. Взрывчатость угольной пыли зависит от содержания в ней золы. Зола, т. е. инертная пыль, при взрыве поглощает значительное количество тепла и тем самым снижает температуру пламени взрыва. Влажность пыли также оказывает влияние на ее взрывчатость, так как она затрудняет образование пылевого облака и поглощает значительную часть тепла. жүктеу/скачать 2,31 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||