БЕЗОПАСНОСТЬ


УДК 622.814:622.411.52 Ó А.Е. Колесниченко, В.Б. Артемьев, Е.А. Колесниченко, В.Г. Черечукин, Е.И. Любомищенко, 2016

ISSN 0041-5790 (Print) • ISSN 2412-8333 (Online) • Уголь № 2-2016 /1079/

 

Название

Исследование влияния выхода летучих веществ на взрывоопасность угольной пыли

 

DOI: http://dx.doi.org/10.18796/0041-5790-2016-2-50-55

 

Авторы

Колесниченко И.Е., доктор техн. наук, профессор, заведующий кафедрой «Строительство и техносферная безопасность» ФГБОУ ВПО «Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова», 346527, г. Шахты, Россия, e-mail: prof-npi@yandex.ru

Артемьев В.Б., доктор техн. наук, заместитель генерального директора – директор по производственным операциям ОАО «СУЭК», 115054, г. Москва, Россия

Колесниченко Е.А., доктор техн. наук, профессор кафедры «Строительство и техносферная безопасность» ФГБОУ ВПО «Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова», 346500, г. Шахты, Россия, e-mail: prof-npi@yandex.ru

Черечукин В.Г., заместитель начальника Управления ВГСЧ МЧС России, 109548, г. Москва, Россия

Любомищенко Е.И., канд. техн. наук, доцент кафедры «Строительство и техносферная безопасность» Шахтинского института (филиала) ФГБОУ ВПО «Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова», 346500, г. Шахты, Россия, e-mail: prof-npi@yandex.ru

 

Аннотация

Статья посвящена проблемам предотвращения взрывов с участием угольной пыли. В настоящее время принято, что от выхода летучих веществ зависит как взрывоопасность, так и массовый концентрационный предел взрываемости угольной пыли. Приведены результаты анализа порядка определения выхода летучих веществ, как потерю массы навески твердого вещества. Рассмотрено влияние дисперсного состава угольной пыли на условия выделения горючих веществ. Выход летучих веществ, определенный таким способом, отражает пористость и химическую структуру органического вещества, но не позволяет определить энергию для распространения горения и взрыва. Авторами предложена методика теоретического определения взрывоопасности по результатам элементного анализа органической массы угля. Основными составляющими являются углерод, водород, кислород и азот. Приведены суммарные затраты энергии на разложение 1 г угля из пласта 52 на шахте «Котинская» и на получение избыточной тепловой энергии в результате образования газообразных продуктов из всей органической массы. Количество выделившейся энергии превышает затраченную энергию на разложение. Это показывает, что угольная пыль взрывоопасна. Показано, что при горении частиц пыли размером менее 150 мкм вся твердая частичка пыли превращается в летучее вещество. У крупных частиц обгорает только периферийная часть.

Авторы считают, что основным показателем взрывоопасности является массовая концентрация водорода в частичках пыли. Применение кинетического анализа газообразных продуктов при горении и взрыве угольной пыли позволит обоснованно определять нижний массовый концентрационный предел взрываемости угольной пыли для различных угольных пластов.

Иллюстрации:

Рис. Фрагмент макромолекулы угольного вещества [14]

 

Ключевые слова

Угольная пыль, выход летучих веществ, горение, размеры частиц, взрывоопасность, массовая концентрация, водород, концепция взрывоопасности, кинетический анализ, выделение энергии.

 

Список литературы

1. Предупреждение и локализация взрывов в подземных условиях / А.Е. Умнов, А.С. Голик, Д.Ю. Палеев, Н.Р. Шевцов. М.: Недра, 1990. 286 с.

2. Аэрология подземных сооружений (при строительстве) / Б.Ф. Кирин, Е.Я. Диколенко, К.З. Ушаков. Липецк: Липецкое издательство, 2000. 456 с.

3. Cashdollar K.L., Weiss E.S., Greninger N.B., Chatrathi K. Лабораторные и крупномасштабные исследования взрываемости пыли. Laboratory and large-scale dust explosion research. Plant / Oper. Progr.. 1992. Т.11, №4, С. 247-255.

4. Cashdollar K.L., Sapko M.J., Weiss E.S. Hertzberg M. Лабораторные и шахтные испытания взрывоопасности угольной пыли в США. Laboratory and mine dust explosion research at the bureau of mines. Ind. Dust Explos.: Symp., Pittsburgh, Pa, 10-13 June, 1986. Philadelphia (Ра). 1987, С. 107-123.

5. Ishihama Wataru, Enomoto Heiji, Sekimoto Yoshinori. Экспериментальное исследование характеристики взрыва угольной пыли и метана. Ч. I. Experimental study on the explosion characteristics of coal dust-methane-air mixtures (Ist Report). J. Mining and Met. Inst. Jap. 1982. 98, №1135, С. 933-937.

6. Mclean W.J., Hardesty D.R., Pohl J.H. Исследование характера выгорания летучих фракций при сжигании угольной пыли. Direct observations of devolatilizing pulverized coal particles in a combustion environment. 18th Symp. (Int.) Combust., Waterloo, Aug. 17-22, 1980. Pittsburgh. Pa. 1981, С. 1239-1247.

7. Courtney W.G., Cheng L., Divers E.F. Оседание респирабельной угольной пыли в вентиляционных выработках. Deposition of Respirable Coal Dust in an Airway. Rept Invest. Bur. Mines. US Dep. Inter. 1986, №9041, С. 1-10.

8. Bracke J. Предупреждение взрывов пыли на угольных шахтах. Vergelijkende studie van de bestaande voorkomings-en bestrijdingsmiddelen van steenkoolstofontploffingen in de ondergrondse werken der koolmijnen. Ann. mines Belg., 1987, №2, С. 139 - 217.

9. Uang Jing, Wu Xiukun, Gao Jianguang, Li Gaiping. Исследование смачиваемости респираторной угольной пыли. Surface characteristics and wetting mechanism of respirable coal dust. Mining Sci. and Technol. 2010. 20, №3, С. 365-371.

10. Gururajan V.S., Wall T.F., Gupta R.P., Truelove J.S. Механизм горения частиц угольной пыли. Mechanisms for the ignition of pulverized coal particles. Combust. and Flame . 1990. Т.81, №2, с. 119-132.

11. Цибульский В. Исследование предельных взрывоопасных концентраций угольной пыли. Труды Главного института горного дела GYH / Серия Л, 1954. 31 с.

12. Лебецки К.А., Романченко С.Б. Пылевая взрывоопасность горного производства / Библиотека горного инженера. Т.6. «Рудничная аэрология». Кн. 10. М.: Издательство «Горное дело», 2012. 464 с.

13. Романченко С.Б., Руденко Ю.Ф., Костеренко В.Н. Пылевая динамика в угольных шахтах / Библиотека горного инженера. Т.6. «Рудничная аэрология». Кн. 9. М.: Издательство «Горное дело», 2011. 256 с.

14. Внезапные выбросы метана: теоретические основы / Е.А. Колесниченко, В.Б. Артемьев, И.Е. Колесниченко. Библиотека горного инженера. Т.9. «Рудничная аэрология». Кн. 6. М.: Издательство «Горное дело», 2013. 232 с.

15. ГОСТ Р 55660-2013 Национальный стандарт Российской Федерации «Топливо твердое минеральное. Определение выхода летучих веществ».

16. Бабий В.И., Попова И.Ф. О некоторых особенностях выгорания мелких фракций угольной пыли // Инженерно-физический журнал. 1971. Т. 21. №3. С. 411-418.

 

Свежий выпуск
Партнеры