Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

Аэрология горных предприятий. Пыль и ее опасность в промышленности

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

07.09.2026

Размер:

2 Мб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1617 / 1917 18 19 > Следующая >>>

того чтобы поднять угольную пыль в воздух, скорость волны должна быть больше 17 миль в час (27 км/ч). Во время опытов в Эльтофтских каменноугольных копях случалось наблюдать скорость волны, достигавшую 1300 миль в час (584 м/c), причем наименьшая скорость волны при взрыве все же превышала 100 миль в час (160 км/ч). Таким образом, в случае если взрыв происходит, то он сам создает условия, благоприятствующие его дальнейшему распространению.

8.2. Воспламенение

Для того чтобы произошел взрыв, необходимы два условия: 1) наличие взрывчатой смеси пыли и воздуха или метана и воздуха; 2) достаточно высокая температура. По всей вероятности, чаще всего смесь воспламеняется при запале шпура. Даже при использовании разрешенных взрывчатых веществ, которые горят недолго и коротким пламенем, может быть взят слишком большой заряд или взрывное отверстие забьется угольной пылью. В первом случае патрон может выбиться из взрывного отверстия и вызвать воспламенение окружающей пыли. Если же взрывное отверстие окажется забитым угольной пылью, то при взрыве патрона она будет выброшена в воздух, что и приведет к созданию благоприятствующих взрыву условий.

Воспламенение также может произойти от неумелого обращения с патроном или от того, что взрыв патрона оказывается направленным в скопление рудничного газа. Несмотря на все принимаемые дисциплинарные меры, бывали случаи, когда зажженная спичка, плохо закрытая или неисправная предохранительная лампа являлись причиной взрыва. Во многих копях, в которых не происходит выделения газов, свободно практикуется освещение незащищенным пламенем, а патроны в таких копях начинены черным порохом или динамитом. В Америке в копях широко распространено применение электрической тяги при перевозке угля, причем

161

газ или пыль могут воспламениться от электрической искры, особенно в тех случаях, когда вагонетки перемещаются в вытяжных ходах, т.е. окружены воздухом, содержащим пыль или газ, а то и пыль и газ одновременно.

8.3. Предотвращение взрыва угольной пыли

Приведенное выше краткое описание приводящих ко взрыву каменноугольной пыли условий подсказывает целесообразность применения следующих мер для предотвращения таких взрывов.

1. Удаление пыли в выработках по мере ее образования и

тем самым предотвращение накопления ее.

Опыты, проведенные американским Горным бюро, показывают, что после тщательной чистки копей лопатами, щетками и струей сжатого воздуха с одновременным применением сильного потока воздуха, идущего в направлении чистки, в копях все же остается достаточное для образования взрыва количество угольной пыли.

Так, был произведен взрыв с помощью содержавшей угольную пыль золы, длиной в несколько сот футов, причем в этом опыте взрыв с силой распространился и далее – через зону длиной тысячу футов, которая считалась совершенной свободной от пыли и была только что очищена.

2. Понижение содержания кислорода в воздухе копей.

Гарджер (J. Harger) показал, что в воздухе, содержащем 18 % кислорода и 72 % азота, угольная пыль не воспламеняется, и предложил примешивать к воздуху копей такое количество дымовых газов, которое было бы достаточно для снижения содержания кислорода до 17 %.

В присутствии метана угольная пыль воспламеняется легче, поэтому для того, чтобы воспрепятствовать ее воспламенению, надо еще больше понизить содержание кислорода. Так, при наличии 2 % метана угольная пыль может

162

воспламениться в воздухе, содержащем немного более 16 % кислорода. Если содержание кислорода в воздухе понижено до 13 %, то уже ни метан, ни угольная пыль, ни в смеси, ни по отдельности, не смогут гореть в нем.

Принимая во внимание тот факт, что в копях может образоваться и, воспламенившись, дать начало взрыву смесь метана с кислородом любого количественного состава, представляется целесообразным, особенно в копях, богатых газом, снизить содержание кислорода в воздухе до 13 %. Вместе с тем весьма сомнительно, что воздух, содержащий даже 17 % кислорода, является подходящей средой для пребывания в ней людей и животных.

3. Смачивание пыли водой. Эта мера помешает легкости перемешивания пыли воздушными потоками и приведет к повышению температуры ее воспламенения.

Смачивание применялось и применяется в широких мас-

штабах, но оно ненадежно по следующим причинам:

1) свежая угольная пыль трудно поддается смачиванию водой;

2) даже хорошо смоченная пыль быстро сохнет в потоках вентиляционного воздуха, особенно в сухую, холодную погоду;

3) смачивание может быть произведено небрежно; один из наиболее сильных взрывов угольной пыли в Америке приписывают тому, что, после остановки работ в выработках на некоторое время, не было произведено смачивание копей.

4. Повышение содержания негорючих веществ в пыли.

Это легко достигается распределением инертной пыли по всему руднику. За последние годы метод использования каменной пыли для копей был подвергнут тщательному исследованию и получил широкое применение в различных странах, и в Англии в том числе. Этот метод является наиболее значительным достижением из всех предпринятых последними поколениями попыток оградить занятых на этом производстве рабочих от катастрофических последствий взрывов.

163

8.4. Применение каменной пыли в каменноугольных копях

В 1908 г. Гарфорт (V.G. Garforth) в ходе исследований, проводимых в небольшой опытной галерее в Эльтофтсе, показал, что мелкодисперсная каменная пыль может остановить взрыв угольной пыли. Успешное действие каменной пыли было подробно исследовано при проведении обширных опытов, предпринятых сперва в Эльтофтсе в 1908–1909 гг. Великобританской горнозаводской ассоциацией, а затем, в Эскмилсе, правительством, в 1914 г. Ниже приведен отчет о результатах этих исследований, предоставленный Комитетом рудничных взрывов.

«Произведенные в Эскмилсе в течение последних трех лет опыты, результаты которых были опубликованы в шести представленных нами отчетах, показывают (насколько это можно определить экспериментально), что возможно применение следующих методов:

1) поддержание во всех проходах такого количества негорючей очень мелкой пыли, которое способно было бы образовать смесь, дающую при сжигании по крайней мере 50 % золы;

2) тщательное смачивание водой по крайней мере 30 % всей находящейся в проходах пыли;

3) комбинация первых двух методов, т.е. распределение в ходах негорючей пыли с последующим смачиванием водою, что явилось бы весьма действенным средством ослабления, если не полного предотвращения, взрывов угольной пыли.

Данные эти были приняты Министерством внутренних дел и включены в опубликованные в июле 1920 г. общие постановления.

При выполнении этих постановлений необходимо иметь в виду следующие положения:

1) пол, крыша и стены всякого прохода или части про-

хода, если только они доступны, должны быть посыпаны

164

невоспламеняющейся пылью таким образом и с такими интервалами, чтобы вся пыль на полу, крыше и стенах всегда и везде содержала не более 50 % горючего вещества; Хотя в общих постановлениях 2(а) это и не упоминается, но в общих постановлениях 4(с) указывается, что содержание горючего вещества в пыли копей должно исчисляться по массе, а не по объему;

2) применяемая для этих целей невоспламеняющаяся пыль должна содержать не менее 50 % (по массе) мелких частиц;

3) невоспламеняющаяся пыль не должна быть вредной для здоровья работающих в копях;

4) пол каждого пути для продвижения следует через определенные промежутки времени очищать от пыли так, чтобы на нем не было никаких скоплений ее;

5) правила эти не относятся ни к поверхности копей, ни к проходам или части проходов, расположенных в пределах первых 10 ярдов от поверхности.

Правила предоставляют управлениям каменноугольных копей свободу выбора той или иной системы, лишь бы состояние проходов отвечало общим требованиям и применялась подходящая пыль».

8.5. Свойства пыли, используемой в качестве негорючего вещества

Сланцевая глина в качестве негорючего вещества, добавляемого в каменноугольную пыль для предотвращения ее взрыва, была взята для первых опытов и находит широкое применение до сих пор. Были проведены опыты и с целым рядом других материалов, будь то песок, доломит, зола, гипс, оксид магния, кристаллическая сода и глауберова соль. При этом выяснилось, что минимальные значения содержания негорючего вещества, необходимого для предотвращения взрыва, варьируются в широких пределах в зависимости от взятого вещества.

165

В табл. 8.2 приведены минимальные значения содержания негорючего вещества, которое потребовалось для предотвращения взрыва четырех различных типов каменноугольной пыли. Опыт проводился в специально сконструированном приборе.

Таблица 8.2

Минимальное содержание негорючего вещества,

необходимое для предотвращения взрыва

Минимальное содержание негорючего вещества,%масс.,

Негорючее вещество

Зола топки 57 50 47 58…60

Негашеная известь 50 45 42…44 55

Сланец измельченный 43 37 35 46 Пыль дорожная (случайная

грязь) Гипс 33…35 26…28 26 35

Окись магния 28…30 28 25…26 32…33

Безводная сода 12…13 Свыше10 12 15

Кристаллическая сода (5H

Двууглекислая сода 9…10 7 7 Менее8

Глауберова соль (6H

O) 8 8 Менее7 Менее8

для различных типов каменноугольной пыли

АВ

38…40 30…33 29-30 39…40

10 Менее10 Свыше9 11

С D

Ослабляющий эффект использованного негорючего вещества, по-видимому, зависит главным образом от теплоемкости этого вещества.

Вместе с тем сила действия того или иного вещества тем выше, чем сильнее оно измельчено (табл. 8.3).

Так, пыль Эльтофтской сланцевой глины, а равно и доломитовая пыль, размельченные настолько, что без остатка просеивались через сита размером 28  28 (Mesh 28), причем соответственно 55 % и 66 % обоих видов пыли проходили через сита размером 200  200 (Mesh 200) смешанные с равными частями угольной пыли, предотвращали распространение пламени, возникшего от пушечного выстрела. Пыли тех

166

же видов, но более крупнозернистой, потребовалось большее количество – соответственно в пропорциях 2 : 1 и 3 : 1.

Таблица 8.3

Данные о содержании частиц негорючего вещества,

просеивающихся сквозь сита установленного размера,

и пропорции вещества и угля, необходимой

для предотвращения взрыва пыли

Содержание частиц вещества,

Вещество

Эльтофтская сланцевая глина 65 18 2:1

Доломитная пыль (мелкая) 68 42 3:1

Эльтофтский сланец (вторично измельченный)

Доломитовая пыль (особо мелкая)

%масс., просеивающихся

сквозь сито размером

2828 200200

98 55 1:1

96 66 1:1

Пропорция вещества

иугля, необходимая

для предотвращения

взрыва пыли

Светлая пыль, например осажденный мел или гипс, имеет еще и то преимущество, что она хорошо заметна, вследствие чего визуально можно определить, находятся ли копи в безопасности. Кроме того, светлая пыль значительно усиливает яркость освещения, обеспечиваемую предохранительными лампами, и тем самым предотвращает много мелких несчастных случаев вдоль путей.

8.6. Влияние пыли на здоровье

Необходимо обратить особое внимание на то, чтобы применявшаяся каменная пыль, неизбежно вдыхаемая рабочими, не имела вредного влияния на здоровье. Холдейн (J.S. Haldane) показал [21], что сланцевой пылью, глиной или мелом (если только в них не содержатся осколки кремнезема или песчаника) можно пользоваться вполне безопасно. Но существуют два типа пыли, которые могут вредно отразиться на здоровье, а именно: 1) пыль таких пород, как песчаник, содержащая большое количество свободного кристаллического

167

кремнезема и способная разбиваться на мелкие острые частицы; 2) пыль песчаного характера, например, порошок шлака, клинкера или золы. Вдыхание первой угрожает заболеванием туберкулезом, в то время как вторая, быть может и менее вредная для легких в случае, если она смешана с угольной пылью, может вызвать значительное раздражение глаз и горла и предрасположить к бронхиальным заболеваниям.

8.7. Способы применения

пылевзрывобезопасных систем

Распределение пыли в копях может быть произведено разбрасыванием ее из мешков или вагонеток с помощью небольшой лопаты или совка. Разбрасывание пыли следует производить с некоторой силой для того, чтобы было достигнуто смещение угольной пыли с деревянных креплений балок и углублений и замена ее каменной пылью. Это наиболее надежный и целесообразный метод.

Предпринимались попытки распределения пыли путем введения ее в вентиляционные потоки воздуха в начале или конце нагнетательной шахты. Выяснилось, однако, что этим путем равномерного распределения пыли достичь не удается. Тяжелые частицы быстро оседают на вагонетках и рельсах, тем самым затрудняя движение, в то время как более мелкие относятся по путям на некоторое расстояние и ложатся только легким налетом на угольную пыль. В некоторых копях производится механическое распределение пыли сжатым воздухом.

8.8. Пылевые барьеры

Во Франции в каменноугольных копях каменная пыль помещается в ящики или лотки, установленные над проходами. Эти «барьеры» укреплены таким образом, что они легко опрокидываются начальной волной взрыва и порождают густые клубы пыли, которые смешиваются с угольной пылью, поднятой начальной волной. Когда пламя доходит

168

до такого пылевого облака, инертная пыль поглощает так много тепла от пламени, что оно гаснет.

Пылевые барьеры могут остановить распространение взрыва, но не предотвращают его, а между тем на своем пути к барьеру взрыв может причинить немало бед жизни рабочих и имуществу. Установка эта пригодна только как дополнительная предохранительная мера, в Англии она так и используется [22]. Предотвращение взрыва может быть достигнуто единственно только распределением каменной пыли по всей шахте [23], за исключением только непосредственно разрабатываемой поверхности. При достаточно совершенном использовании этого приема, возникающий у места разработки взрыв пыли или газа останавливается в начале закладываемой выработки.

Использование каменной пыли имеет то значительное преимущество перед поливкой, что пропуск в один-два дня не имеет того значения, как при увлажнении угольной пыли. К тому же состояние проходов может быть проконтролировано систематически повторяющимся взятием проб и проведением их анализа. Метод пылевых барьеров несложен, и расходы по установке необходимой аппаратуры меньше тех, которые потребовались бы на прокладку водопроводных труб вдоль всех путей в копях.

В большинстве английских копей использование каменной пыли практикуется уже в течение четырех лет. В тех копях, в которых тщательно было проведено распределение каменной пыли, не было ни одного случая взрыва или распространения взрыва. Исключение составляет взрыв газа, который произошел в прошлом году в Валлийских каменноугольных копях, однако и в данном случае, благодаря достаточному количеству использованной каменной пыли, пламя успело пройти не более 30 ярдов (27 м), после чего погасло. В копях в то время находилось свыше трехсот рабочих – погибли из них только шестеро, причем некоторые рабочие даже не знали, что произошел взрыв. Без должного использования каменной пыли разрушительный взрыв, вероятнее

169

всего, унес бы с собой жизни большинства рабочих. С другой стороны, известно немало катастроф, произошедших в копях, в которых применялся метод поливки, а также и в тех частях копей, которые считались настолько сырыми, что посыпание каменной пылью считалось нецелесообразным.

8.9. Взрывы, возникающие

при размельчении, подаче и хранении

каменного угля

Особое внимание должно быть обращено на предотвращение взрывов пыли в установках по размельчению и подаче каменного угля, а также и на складах. Все помещения для этого следует содержать в возможной чистоте. В тех случаях, когда это нельзя обеспечить, должны быть приняты меры для исключения всех возможных источников запала пыли.

Собранный в кучу порошок каменного угля можно рассматривать как крупнозернистый аэрогель. Он не взрывается, потому что концентрация его значительно превышает границу взрывчатости. Но он становится сильно взрывчатым, если его распределить в воздухе, иначе говоря взвесить, т.е. превратить в аэрозоль.

В зависимости от типа установок и применяемых методов работы взрывчатое пылевое облако образуется с большей или меньшей легкостью. В настоящее время различают установки следующих трех типов, в которых топливом служит размельченный в порошок каменный уголь:

1) циркуляционная система;

2) распределительная система (indirect system);

3) индивидуальная система (the unit system).

В циркуляционной системе каменный уголь пропуска- ется через ротационную сушилку в угольную яму для сухого угля или в распылитель, а затем в ящик для хранения порошковатого угля. Каменноугольный порошок подается в определенном количестве к вентилятору, который прогоняет его в виде клуба пыли по главным трубопроводам

170

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1617 / 1917 18 19 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]