В угольных шахтах, опасных по газу и взрывам угольной пыли, при взрывных работах применяются специальные взрывчатые вещества (ВВ), которые получили название предохранительные (ПВВ). Принципиальным отличием ПВВ от остальных ВВ является их пониженная способность воспламенять при взрыве зарядов ВВ взрывоопасную среду в угольных шахтах, которая образуется в результате смешения с воздухом газа метана – метановоздушная смесь (МВС) или угольной пыли – пылевоздушная смесь (ПВС).
Совершенствование ПВВ, направленное на повышение их безопасности и эффективности применения в шахтах, опасных по пыли, является актуальной проблемой, имеющей важное научное и практическое значение. В Европе имеется специальный класс взрывчатых веществ, которые называются «Карбонитами» и предназначены для ведения взрывных работ на пластах угля, опасных по взрывам угольной пыли. В Украинской классификации ВВ такой класс не выделен.
В качестве ингибиторов поджигания метановоздушных смесей в составы современных предохранительных ВВ вводят галогены щелочных металлов в частности хлорид натрия. Имеются данные, о том, что хлорид натрия является катализатором горения угольной пыли. Нами проверено влияние хлористого натрия на воспламеняемость угольной пыли (см.табл.1). В данной таблице приведены средние значения длины пламени.
Таким образом, проведенные опыты показывают, что исследуемые добавки, которые входят в состав некоторых современных предохранительных ВВ являются катализаторами горения угольной пыли.
Целью работы является определение влияния добавок муравьинокислого натрия и оксалата аммония, входящих в состав современных зарубежных предохранительных ВВ, а также мраморной пыли на взрывчатость угольной пыли.
Взрывчатость угольной пыли определяют на специальной установке (ПКО), состоящей из кварцевой трубки диаметром 50 мм в которую вставлена спираль, разогреваемая электрическим током. Температура спирали, согласно «Методике по определению показателей взрываемости угольной пыли» РД. 50-360-82 должна быть 11500С. Через открытый торец кварцевой трубки специальное устройство выбрасывает в трубку навеску угольной пыли, которая воспламеняется, попадая на раскаленную спираль. О взрывчатости угольной пыли судят по длине факела пламени. Если факел пламени больше 50 мм, то пыль считается взрывчатой, если факел пламени меньше 50 мм, то пыль считают не взрывчатой. Для исследований использовали измельченный уголь пласта m3 с содержанием летучих – 31,6%, золы – 16,1%, влаги – 0,9%. Дисперсность угольной пыли соответствовала ГОСТ 7140-98. В качестве проб были взяты навески смесей угольной пыли и вышеупомянутых добавок в различном % соотношении, а также тройных смесей. Для контроля использовалась проба из чистой угольной пыли.
Взрывчатость угольной пыли определяли по указанной выше методике. При этом определяли длину факела пламени, которая служила в качестве критерия взрывчатости. Температуру накала спирали контролировали при помощи оптического пирометра.
От каждой из приготовленных проб (в том числе и контрольной) бралась навеска пыли массой 0,7 г и помещалась в отверстие устройства для выбрасывания пыли в установку. Затем выбрасывали пыль в кварцевую трубу и определяли длину пламени. Эксперименты проводили при температуре спирали накаливания равной 11500С. С каждой пробой было проведено по 10 опытов и определена средняя длина пламени.
Результаты экспериментов приведены на рисунке 1.
Рисунок 1- Зависимость длины пламени от содержания добавки
2- зависимость длины пламени от содержания оксалата аммония;
3- зависимость длины пламени от содержания мраморной пыли.
Из рис.1 видно, что природа добавок и их процентное содержание оказывает существенное влияние на взрывчатость угольной пыли. Так при добавлении муравьинокислого натрия угольная пыль является взрывчатой на всем исследуемом диапазоне и лишь при наличии в смеси 90% данной добавки ее взрывчатость снижается почти втрое с 17 до 5,1 см. Оксалат аммония проявляет более выраженное ингибирующее действие по сравнению с муравьинокислым натрием, однако этот эффект достигается также при высоких концентрациях первого. Мраморная пыль уже при содержании 50% в смеси с угольной пылью практически полностью исключает взрывчатость последней и по мере роста концентрации мраморной пыли длина пламени не превышает 5 см. При повышении концентрации добавок в смеси с угольной пылью происходит снижение ее воспламенения.
Дальнейшая работа будет направлена на поиск и исследование новых добавок, которые бы не воспламеняли угольную пыль и в значительной мере не снижали взрывчатые характеристики предохранительных ВВ.
© ДонНТУ, Морозов М.В., 2008