Analiza szybkości reakcji utleniania 955-elementowej próby węgli kamiennych z uwzględnieniem zagrożenia pożarowego

• Autorzy: Słowik S.

Warianty tytułu

EN

Analysis of the reaction rate of 955 samples of coals with reference to a spontaneous fire hazard

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono analizę przebiegu szybkości reakcji utleniania dla próby węgla złożonej z 955 elementów (węgli kamiennych pobranych z polskich kopalń), którą odniesiono do pożarów endogenicznych zaistniałych w podziemnych kopalniach węgla kamiennego. Wykazano, że szybkość reakcji utleniania węgli o małych wartościach współczynnika ko i energii aktywacji E wraz ze wzrostem temperatury zrównuje się z szybkością reakcji utleniania węgli, które mają duże wartości współczynnika ko i energii aktywacji E. Zjawisko to zaobserwowano w wąskim przedziale temperatury, który wynosi od 261°C do 333°C, średnio 297°C. Temperaturę tę nazwano temperaturą wyrównania szybkości reakcji dla węgli, zaś wyznaczony przedział, przedziałem temperatury wyrównania. Zaobserwowane zachowanie dowodzi, że węgle o wysokiej wartości energii aktywacji stwarzają niewielkie zagrożenie pożarowe w niskiej temperaturze (poniżej temperatury krytycznej), które wraz ze wzrostem temperatury szybko się zwiększa i jest trudne do opanowania. Natomiast węgle o niskich wartościach energii aktywacji zachowują się odwrotnie, w początkowym stadium zagrożenia pożarowego stwarzają większe problemy, zaś powstałe z nich pożary mają łagodniejszy przebieg. Analiza pożarów endogenicznych zaistniałych w kopalniach wykazała, że najwyższą możliwość wystąpienia pożarów endogenicznych obserwujemy w przedziale energii aktywacji 60 000-65 000 J/mol.

EN

This paper presents an analysis of the oxidation reaction rates for a collection of coal samples consisting of 955 elements (coals) with reference to the endogenous fires occurring in underground coal mines. It has been shown that the rate of oxidation of coals with a low ko coefficient and activation energy E with the increase of temperature equals the rate of oxidation of coals of large values of ko coefficient and the activation energy E. This phenomenon has been observed in a narrow temperature range, which is from 261°C to 333°C, with the average of 297°C. This temperature has been called the compensation temperature of reaction rate for coals while the designated range is referred to as the range of temperature alignment. The observed behavior proves that coals with high activation energy value generate low fire hazard at low temperature (below the critical temperature), however, the fire hazard increases rapidly and is difficult to control with the increase of the temperature. Meanwhile, the coals with low values of activation energy behave inversely, generating greater problems in the initial stages of the fire hazard, but the fires that they cause are milder. The analysis of endogenous fires that occurred in the coal mines has shown that the highest possibility of endogenous fires was observed between the activation energy of 60 000-65 000 J/mol.

Słowa kluczowe

PL

węgiel; szybkość reakcji; równanie Arrheniusa; energia aktywacji; współczynnik przedekspotencjalny

EN

coal; reaction rate; Arrhenious equation; activation energy; pre-exponential coefficient

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Górnictwa
• Czasopismo: Przegląd Górniczy
• Rocznik: 2016
• Tom: T. 72, nr 2
• Strony: 23--33
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Słowik S.

• Główny Instytut Górnictwa w Katowicach

Bibliografia

• 1. Luszniewicz A., Słaby T.: Statystyka z pakietem komputerowym STATISTICA PL. Teoria i zastosowania. Wydawnictwo C.H. Beck, 2008.
• 2. Mackenzie-Wood P., Strong J.: Fire gases and their interpretation. The Mining Engineer, June 1990.
• 3. Słowik S.: Klasyfikacja węgla pod kątem skłonności do samozapalenia. Prace Naukowe GIG - „Górnictwo i Środowisko" 2008, nr 1.
• 4. Strumiński A.: Zwalczanie pożarów podziemnych w kopalniach. Wydawnictwa PAN, Zakład Narodowy im. Ossolińskich, Wrocław 1987.
• 5. Wadawik J., Cygankiewicz J., Branny M.: Niektóre zagadnienia pożarów endogenicznych. Biblioteka szkoły eksploatacji podziemnej, 2000.
• 6. PN-93/G-04558 Węgiel kamienny. Oznaczenie wskaźników samozapalności.
• 7. Rozporządzenie Ministra Gospodarki z dnia 28 czerwca 2002 r. w sprawie bezpieczeństwa i higieny pracy, prowadzenia ruchu oraz specjalistycznego zabezpieczenia przeciwpożarowego w podziemnych zakładach górniczych - wraz z późniejszymi zmianami.
• 8. Raport Wyższego Urzędu Górniczego 2008-2010. Stan bezpieczeństwa i higieny pracy w górnictwie. Katowice.
• 9. Raport roczny o stanie podstawowych zagrożeń naturalnych i technicznych w górnictwie węgla kamiennego. Główny Instytut Górnictwa. Katowice 2005-2013.
• 10. PN-90/G-04502 Węgiel kamienny i brunatny. Metody pobierania i przygotowywania próbek do badań laboratoryjnych.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę.