Повышенная опасность взрывных работ в шахтах обусловлена факторами: внезапным (в течение нескольких секунд после начала взрывания шпуровых зарядов ВВ) выделением значительного количества метана (до 150 м3 и более) и образованием тонкодисперсной угольной пыли (до 150 кг и более). Взрывчатость газопылевоздушных смесей приведена в табл. 4.1.
Таблица 4.1. Параметры воспламенения смесей
| Смеси |
Минимальная энергия воспламенения, Дж |
Критическая температура воспламенения Ткр, К |
| Метановоздушная (МВС) |
0,00028 |
923 |
| Пылевоздушная (ПВС) |
15 |
1123 |
На чувствительность метановоздушной смеси к нагреванию, характеризующуюся температурой вспышки, влияют примеси некоторых газов и распыленных твёрдых веществ. Одни из этих веществ повышают чувствительность к нагреванию, другие, наоборот, снижают. Оксид углерода (СО), диоксид азота (NO2) и кислород (О2) повышают чувствительность метановоздушной смесей к нагреванию, а азот и углекислота уменьшают. Аналогично воздействуют на метановоздушную смесь хлористые натрий и калий, некоторые другие вещества, являющиеся ингибиторами или отрицательными катализаторами.
При нормальных условиях метановоздушная смесь взрывается при содержании метана от 5% (нижний концентрационный предел воспламенения - НПВ) до 15% (верхний концентрационный предел воспламенения - ВПВ). Наиболее сильные взрывы происходят при содержании метана близкому к стехиометрическому, т. е. 9,46% по объёму (стехиометрической называется газовоздушная смесь, в которой содержание горючих элементов достаточно для полного окисления кислородом воздуха). При большем содержании метана или воздуха взрыв будет слабее, поскольку избыточный компонент, не участвуя во взрыве, поглощает часть теплоты взрыва на собственное нагревание.
Взрыв метановоздушной смеси описывается уравнением
СН4+ 2О2 + 7,52N2 = СО2 + 2Н2О + 7,52N2 + 801000 кДж/кмоль.
Область концентраций между НПВ и ВПВ называется областью воспламенения .
Метановоздушная смесь с содержанием метана до 5% горит при наличии постоянного источника воспламенения. Смесь, содержащая свыше 15% метана, может гореть спокойным пламенем вблизи источника воспламенения при притоке кислорода в зону пламени, горения, например, путём диффузии из окружающего пламя воздуха.
Наибольшее влияние на изменение концентрационных пределов воспламенения оказывают: примесь инертных компонентов (понижают ВПВ); содержание кислорода (ВПВ метанокислородной смеси равен 61%); начальное давление (при адиабатическом сжатии, как показывают опыты, может взрываться метановоздушная смесь, содержащая от 2 до 75% метана, такое сжатие иногда возможно в призабойном пространстве выработки от сильной ударной волны при взрывных работах); начальная температура (при повышении температуры на каждые 100°С НПВ снижается на 10%, а ВПВ повышается на 15%), примесь высших гомологов метана (снижает НПВ).
Как указывалось, помимо метана, опасна и угольная пыль. Взрывоопасна мелкая (менее 1000 мкм) бархатистая угольная пыль, образующаяся при разработке пластов, содержащих свыше 6% летучих веществ. Очень опасной считается пыль с выходом летучих веществ 27...35% и размером частиц 75... 100 мкм. Для самой опасной угольной пыли нижний концентрационный предел взрываемости равен 10 г/м3, верхний - 2500 г/м3. Наиболее разрушительный взрыв пылевоздушной смеси с 300 г пыли в 1 м3 воздуха.
Одна из важнейших мер по обеспечению безопасности взрывных работ в шахтах, опасных по газу или разрабатывающих пласты, опасные по взрывам пыли, - применение специальных ВВ, уменьшающих вероятность воспламенения взрывоопасной рудничной атмосферы. Такие ВВ называют предохранительными (устаревшее название - антигризунтые от французского слова grisou - рудничный газ). Поэтому особое место в системе классификации ВВ занимает классификация по предохранительности, т. е. по условиям применения. В ее основу положены опасность выработок по метану и угольной пыли, а также условия взрывания зарядов ВВ.
По условиям применения промышленные ВВ делятся на две группы и восемь классов (табл. 4.2).
Таблица 4.2. Классификация промышленных ВВ по условиям применения
| Класс ВВ |
Условия применения |
Цвет оболочки патрона (полосы) |
|
Непредохранительные ВВ |
|
| I |
Для взрывания только на земной поверхности |
Белый |
| II |
Для взрывания на земной поверхности и в подземных выработках, в которых отсутствуют выделение горючих газов и образование взрывчатой угольной пыли |
Красный |
|
Предохранительные ВВ |
|
| III |
Для взрывания только по породе в подземных выработках, в которых выделяется метан, но отсутствует взрывчатая угольная пыль |
Синий |
| IV |
Для взрывания по углю и породе в подземных выработках, проводимых по пласту, опасному по взрыву пыли, в которых есть выделение метана, кроме выработок с повышенным выделением горючих газов; для сотрясательного взрывания в забоях подземных выработок угольных шахт |
Жёлтый |
V |
Для взрывания по углю и породе в подземных выработках с повышенным выделением горючих газов, проводимых по пласту, опасному по взрыву пыли (особо опасных) |
- //- |
| VI |
Для взрывания по углю и породе в выработках с повышенным выделением горючих газов, проводимых в условиях, когда возможен контакт боковой поверхности шпурового заряда с газовоздушной смесью, находящейся в пересекающих шпур трещинах горного массива либо в выработке; для взрывания в угольных и смешанных забоях восстающих (с утлом более 1O°) выработок, в
которых выделяется горючий газ, при длине выработок более 20 м и проведении без предварительно пробуренных скважин, обеспечивающих проветривание за счёт общешахтной депрессии | -//- |
| VII |
Для ведения специальных взрывных работ: взрывного перебивания деревянных стоек при посадке кровли, при ликвидации зависаний горной массы в углеспускных выработках, для дробления негабаритов в забоях подземных выработок и др. | -//- |
| Специальный (С) | Дня взрывных работ в шахтах, опасных по взрыву серной пыли, водорода и тяжёлых углеводородов |
Зеленый |
Чем больше номер класса, тем выше уровень предохранительности ВВ, т. е. ВВ более безопасно в отношении воспламенения газопылевоздушной смеси (чтобы упростить различие классов ВВ, патроны ВВ помещают в оболочки разного цвета или наносят полосу установленного цвета).
Конкретная область применения ВВ различных классов приведена в ЕПБ. Однако ВВ более предохранительное допускается применять в условиях, оговоренных для менее предохранительных, т. е. допускается, согласно табл. 4.2, перемещение ВВ снизу вверх (перемещение ВВ по области применения в обратном порядке строго запрещено).
Источник: Шевцов М.Р., Таранов П.Я., Левіт В.В., Гудзь О.Г./Під. заг. ред. М.Р.Шевцова Руйнування гірських порід вибухом: Підручник для вузів. - 4-е видення перероб. і доп. - Донецьк: ТОВ "Лебідь", 2003. - 272 с.(ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫХ ВВ, с.346-349).
ДонНТУ>
Портал магистров ДонНТУ>
Главная
страница Ссылки
Библиотека
Автореферат
Отчет о поиске
Индивидуальное задание