Обзор размера частиц угольной пыли на шахтах С.Ш.А.

Для оценки текущих изменений в угольном гранулометрическом составе по размерам из различных подземных угледобывающих предприятий, MSHA приобрел образцы угольной пыли из десяти шахт. Образцы пыли, были собраны инспектором по безопасности на шахте. Образцы послали в Mt. MSHA. Лаборатория в WV проанализировала их невоспламеняющееся содержания (TIC). TIC включает в себя влагу в образцах, золу в угольной и породной пыли. Процедура негорючего анализа начинается с прохождения образца через 20 сит (850 мкм), а затем сушится в печи в течение одного часа при температуре 105 °C и делает запись изменения массы тела. Потеря веса указывает влажность в образце. Далее, высушенный образец нагревается в печи при 515 °C в течение 2,5 часов, таким образом оставляя невоспламеняющийся пепел. Такая низкая температура озоления (LTA) сжигает уголь, но пыль при этом не разлагается. Количество оставшейся золы, сообщается в TIC. После лаборатория MSHA закончивает невоспламеняющиеся исследования, остающийся материал образцов пыли посылается в NIOSH–PRL для анализа размера угольных частиц.

В PRL пыль известняка была выщелочена из обычной соляной кислоты, a анализ проводился на остатке. Разведенная соляная кислота была добавлена к образцу пыли в мензурке и нагрета на электрической плитке. Кислота реагировала с горной пылью, выпуская углекислый газ (CO₂). Кислоту добавляли, пока вспенивание не остановилось. На электрической плите удерживался жидкий раствор в точке кипения в течение одного часа. После того, как жидкий раствор охладился, кислотно-нерастворимый остаток был отфильтрован от кислоты. Твердый остаток был ополоснут с изопропиловым спиртом и затем отправился на большое испаряющееся блюдо. Остаток был высушен при температуре 110 °C в течение 3 часов. Скопления были собраны лопаточкой. Остаток состоял из угля плюс другое нерастворимое минеральное вещество (такое как кварц).

Высушенный остаток был классифицирован в емкости разного размера. Используя звуковой siever, который объединил два движения, удалось обеспечить разделение частиц. Кроме того, вершины решет почистили, чтобы избавится от скоплений. Решета составляют 8 см в диаметре и включают следующие размеры: 20 петель (850 мкм), 30 петель (600 мкм), 40 петель (425 мкм), 50 петель (300 мкм), 70 петель (212 мкм), 100 петель (150 мкм), 140 петель (106 мкм), 200 петель (75 мкм), 270 петель (53 мкм) и 400 петель (38 мкм). После того, как просеивание закончилось, было зафиксировано количество образца на каждом решете.

Полная аналитическая процедура размера (кислотное выщелачивание, просеивание), был проверен при помощи готовых смесей горной пыли и угля. Во-первых, размер образца угля был определен просеиванием. Образцы угля и горной пыли (обычно 35%-ый уголь и 65%-ая горная пыль), были смешаны вместе, а затем горная пыль была выщелочена из смеси. Остаток был просеян и отправлен через LTA, для любого остающегося невоспламеняющегося размера фракции. Вообще, исследования размера после выщелачивания были близко к исследованиям первоначального размера с соотношением в пределах 1 к 3%.

Взрывчатая пыль сильно зависит от тонкости угольных частиц в угле и смеси пыли. Подземная технология угольной промышленности значительно изменилась начиная с 1920-го года, когда были собраны данные по размеру частиц угольной пыли, залегаемой в шахте. Угольная промышленность стала чрезвычайно механизированной, и это привело к увеличению темпов добычи угля. Размер частиц может изменяться между шахтами, так как размер зависит от нескольких факторов, таких как тип шахты и тип угольного пласта. В дополнение к полному невоспламеняющемуся содержанию и концентрации метана, размер частиц угольной пыли нужно рассмотреть как основную часть оценки взрывчатости в подземных горных выработках. Существующее угольное исследование размера указывает, что угольная пыль в воздушных потоках американских шахт стало более лучшим , чем измеренный в 1920-ые годы. Основанный на инертных данных существующий размер угля потребовал бы более эффективную инертную среду.

Дальнейшее исследование предпринимается, чтобы собрать и проанализировать образцы пыли на взрывоопасность с помощью переносного инструмента. NIOSH в сотрудничестве с MSHA разработал прототип портативного прибора, на основе оптического отражения, который может обеспечить прямую оценку потенциала взрывоопасности угольной и породной пыли.