Akademia

Górniczo – Hutnicza

im. Stanisława Staszica w

Krakowie

Temat: Oznaczanie skłonności do samozapalenia węgla.

GiG Kraków EZSM

Rok 4, Grupa 2

Grubka Sebastian

Jaros Mateusz

Wstęp:

Pożar podziemny – wystąpienie otwartego ognia, żarzącej się substancji lub utrzymywanie się w powietrzu kopalnianym dymów, lub stężenia tlenku węgla (CO) powyżej 0,0026%. Aby w kopalni głębinowej mógł zaistnieć pożar, musi występować tam materiał palny, odpowiednia ilość tlenu oraz wysoka temperatura.

Podział pożarów:

-endogeniczne

-egzogeniczne

Pożary endogeniczne, czyli pożary w skutek samozapalenia węgla, powstają w kopalniach w których prowadzi się roboty górnicze w pokładach skłonnych do samozapalenia. Przyczyną większości tego rodzaju pożarów jest samozapalenie się węgla w zrobach ścian zawałowych przy przechodzeniu stref uskokowych, pozostawienie warstwy (łaty) węgla w stropie z powodu pogorszonych warunków stropowych, względnie występowanie nadległych, w bliskości położonych pokładów pozabilansowych. Istotnym źródłem jest także migracja powietrza przez warstwy spękanego węgla w rejonach występowania tąpań lub wstrząsów górotworu oraz w miejscach prowadzonej profilaktyki tąpaniowej.

Pożary egzogeniczne mogą powstać w każdym miejscu wyrobiska podziemnego i na powierzchni zakładu, mają charakter nagły, bez oznak wcześniejszych. Rozwijają się gwałtownie, stanowiąc duże niebezpieczeństwo dla zatrudnionej załogi i ruchu zakładu górniczego. Podstawowe przyczyny:

-niewłaściwe wykonianie robót spawalniczych

-wadliwe działanie urządzeń energomechanicznych

-niewłaściwe prowadzenie robót strzałowych

-wybuchy gazów i pyłu węglowego

-czynnik ludziki

Profilaktyka przeciwpożarowa:

- usunięcie wszystkich zbędnych materiałów łatwopalnych,

- zabezpieczenie w podręczne środki gaśnicze i w podręczny sprzęt gaśniczy

- utrzymanie w odpowiednim stanie punktów czerpania wody .

- kontrolowanie instalacji elektrycznej i wentylacyjnej

- rozmieszczenie zapór i tam przeciwpożarowych

- przeszkolenie załogi z zasadami alarmowania na wypadek pożaru oraz ze sposobami likwidacji pożarów w zarodku

Na proces samozapalenia i samonagrzewania się węgla wpływają:

-obecność rozdrobnionego węgla skłonnego do niskotemperaturowego utleniania

-dopływ powietrza do miejsca nagromadzenia się tego węgla

-możliwość akumulacji ciepła wydzielającego się w czasie reakcji utleniania węgla.

Metody oznaczania skłonności węgla do samozapalenia można podzielić na dwie grupy:

1. metody oznaczające skłonności do utleniania w podwyższonej temperaturze,

2. metody ustalające skłonność do samozapalenia węgla w niskiej temperaturze (metody Orleańskiej, Wesołowskiego, perhydrolowa Maciejasza).

Jako związki utleniające stosuje się tlen gazowy lub powietrze, kwas azotowy, nadmanganian potasu i dwuchromian potasu oraz nadtlenek wodoru (perhydrol H₂O₂).

Ćwiczenie:

Mamy do dyspozycji próbkę:

-3g węgla

-1,5 cm³wody destylowanej

-9 cm³ perhydrolu

Metoda Maciejasza.

W ćwiczeniu wykorzystaliśmy metodę perhydrolową Maciejasza. Polega ona na badaniu szybkości wzrostu temperatury w układzie węgiel kamienny – wodny roztwór H₂O₂ (perhydrolu) ,które wykazały, że reakcja w tym układzie ma charakterystyczny przebieg, inny dla węgli skłonnych do samozapalenia niż dla węgli nieskłonnych do samozapalenia. Próbka węgla wykazuje w czasie reakcji początkowo nieznaczne podniesienie temperatury. Po osiągnięciu przez układ temperatury około 50 °C następuje szybki wzrost temperatury układu dochodzący do 90-97 °C.

Na podstawie pomiarów otrzymaliśmy następujące wartości temperatur próbek:

Czas trwania reakcji t[min]	Temperatura próbki T[˚C]
0	21,0
1	22,0
2	23,5
3	23,5
4	24,5
5	24,5
6	25,5
7	25,5
8	26,5
9	27,5
10	28,5
11	30,0
12	32,0
13	35,0
14	38,0
15	45,0
16	50,0
17	57,0
18	74,0
19	98,0

Na podstawie wykresu zależności temperatury roztworu od czasu reakcji możemy określić skłonność węgla do samozapalenia. Im krótszy odcinek poziomy krzywej wzrostu temperatury, odpowiadający okresowi przygotowawczemu ,tym węgiel bardziej skłonny do samozapalenia.

Wskaźniki skłonności węgla do samozapalenia metodą perhydrolową Maciejasza.

Wyszczególnienie	Grupa
	I
	Węgle bardzo skłonne do samozapalenia
Najwyższa temperatura układu węgiel kamienny –wodny roztwór perhydrolu. Czas osiągnięcia maksymalnej temperatury Tmax Czas przyrostu temperatury między 50 -90°C.	Tmax ≥ 90°C Tmax ≤ 40 min T50-90 ≤ 2,5 min

Wnioski:

Z analizy powyższego wykresu wynika , że nasz węgiel należy do grupy węgla bardzo skłonnego do samozapalenia. Pożar próbki nastąpił szybko, a dymy wydzielały się ok 10min.