Tytuł artykułu
Autorzy
Treść / Zawartość
Pełne teksty:
Identyfikatory
Warianty tytułu
Efficiency of bagged water and stone dust barriers against coal dust explosion propagation
Języki publikacji
Abstrakty
Stosowanie zapór wodnych jest w polskich kopalniach ograniczone do wyrobisk mokrych, gdzie bardziej prawdopodobny jest silny wybuch pyłu węglowego. Zapory wodne stanowią około 20% ogółu zapór przeciwwybuchowych. Są one zbudowane z pojemników w kształcie koryt, o objętości 40 litrów. Wymagana ilość wody wynosi 200 lub 400 kg na jeden metr kwadratowy przekroju poprzecznego wyrobiska w pokładach niemetanowych i metanowych odpowiednio. Oznacza to, że na przykład w wyrobisku o przekroju 15 m2 zapora musi zawierać co najmniej 75 pojemników. Wadą pojemników w kształcie koryt jest ich trudny transport i kruchość, powodujące znaczne straty. W ostatnich kilku latach niemiecka firma Chemisch-Technische Fabrikation dr Klaus Schulte zaprezentowała nowe rozwiązanie pojemników. Są to pojemniki zamknięte w postaci worków o objętości 40 lub 80 litrów, wykonane z folii polietylenowej o grubości 80 lub 110 mikrometrów, niepalnej i antystatycznej. Pojemniki owinięte wokół metalowego pręta nośnego, napełnione wodą zawieszone w przekroju wyrobiska zgodnie z obowiązującymi przepisami stanowią zaporę wodną (rys. 1). Pojemniki te zostały dopuszczone do użytku w górnictwie pod pewnymi warunkami. Celem przedstawionej pracy było zbadanie zachowania się i skuteczności zapór zbudowanych z pojemników zamkniętych w warunkach wybuchów o różnej sile, czyli określenie możliwości rozszerzenia zakresu stosowania zapór zbudowanych z pojemników typu zamkniętego. Badania wykonano w podziemnym chodniku doświadczalnym; zapora zawierająca 160 kg wody na jeden metr kwadratowy przekroju wyrobiska była umieszczona w odległości 70-100 m od źródła zapłonu pyłu, w środku strefy pyłowej zawierającej nominalnie 0,2 kg pyłu na metr sześcienny wyrobiska. Inicjałem wybuchu pyłu był pierwotny wybuch 25 lub 50 m3 stechiometrycznej mieszaniny metanowo-powietrznej. Przebieg wybuchu był rejestrowany przez czujniki płomienia i ciśnienia (rys. 2); uruchomienie zapory było oceniane prze pomiar czasu rozerwania pojemnika (rys. 3). Wyniki badań są następujące: - potwierdza się skuteczność zapory z pojemników zamkniętych w hamowaniu wybuchów silnych, o prędkościach płomienia powyżej 200 m/s (doświadczenia CH2514 i CH2518), - skuteczność ta nie jest dostateczna w przypadku hamowania wybuchów słabych; nie ma podstaw do wystąpienia o rozszerzenie dopuszczenia do stosowania tych zapór, - bardzo istotny jest kierunek nawinięcia worka na pręcie nośnym; rozpraszanie wody jest lepsze w przypadku, gdy nawinięcie jest przeciwne do kierunku fali ciśnienia wybuchu. Przebiegi wybuchów są przedstawione graficznie w postaci funkcji droga - czas. Rejestruje się ciśnienie statyczne, położenie płomienia, czas rozerwania pojemnika (czarny kwadrat na wykresie). Wykonano również badania z pojemnikami napełnionymi pyłem kamiennym, stosując eksperymentalne pojemniki trójkomorowe mieszczące około 30 kg pyłu. Pył wapienny umieszczony w workach jest chroniony przed wilgocią. Doświadczenia wykazały, że pył wapienny jest dobrze rozpraszany przez silny wybuch metanu (rys. 4 i 5). W słabym wybuchu, z ciśnieniem statycznym poniżej 0,5 bara rozpraszanie pyłu jest gorsze. W trzech doświadczeniach nie osiągnięto pozytywnych wyników w gaszeniu wybuchu. Stwierdzono również, że napełnianie pojemników jest kłopotliwe. Istotnym wynikiem projektu jest sonda pomiarowa typu SnobGreg do pomiaru ciśnienia statycznego, dynamicznego i temperatury w strumieniu silnie zapylonego powietrza. Przykładowy wynik pomiaru jest pokazany na wykresie CH2521, a sonda zamontowana w chodniku jest pokazana na rysunku 9. Autorzy wyrażają podziękowanie Komitetowi Badań Naukowych za finansowanie prezentowanej pracy.
The use of water barriers is limited to wet workings, where strong explosion is more likely. In Polish coal mines water barriers constitute about 20% of total number of anti explosion barriers. The barriers are commonly built of containers in form of troughs, with volume of 40 litres. The amount of water should be 200 kg or 400 kg per square meter of working cross section in non gassy and gassy mine respectively. It means that in the cross section of 15 m2 at least 75 containers are needed. Disadvantage of the troughs is their difficult transportation and fragility causing considerable loss. In last several years the new solution presented by German company Chemisch-Technische Fabrikation dr Klaus Schulte appeared. The containers are in form of plastic bags (named also the closed containers), with volume or 40 or 80 litres, made of polyethylene foil, 80 or 110 micrometers thick, non flammable and antistacisized. The bags are simply rolled up around the rod, filled with water and hanged in the mine gallery (Fig. 1). The bags are approved for use in coal mines on certain conditions. The objective of the presented work was to investigate the possibility of weak coal dust explosion suppression that means a broader use of bagged barriers. The tests of explosion suppression were performed in underground gallery ; the barrier with about 160 kg of water per sqm of cross section was located inside of dusty zone (nominal dust concentration 0,2 kg/m3) at distance of 70 or 100m. from ignition point at the closed end of the gallery. The primary explosion of 25 or 50 m3 of stoichiometric methane - air mixture initiated the coal dust explosion. The course of explosion was monitored by flame and pressure sensors (Fig. 2); the action of barriers was estimated by a measuring the time of the bag bursting (Fig. 3). The results of tests were as follows: - efficiency of bagged water barrier is confirmed in case of suppression of strong explosions, with average flame speed about 200m/s (experiments CH2514 and CH2518), - efficiency is insufficient in case of weak explosions; there is no reason to broader approval of bagged water barrier, - the direction of rolling the bags up is very essential; the water dispersion is better in case of rolling up in opposite to the direction of pressure wave flow. Course of explosions is presented graphically as time - distance function. There are recorded: static pressures, flame position, container bursting time (black square). The tests with stone dust bags were also performed, using the experimental bags containing about 30 kg of limestone dust in three chambers. Stone dust placed in the bag is protected against moisture. The experiments proved that stone dust is well dispersed by the pressure wave of strong methane explosion (Fig. 4 and 5). In weak explosion with static pressure below of 0,5 bars the dispersion is worth. In three experiments no positive results were achieved. Also the filling of bags is troublesome. The essential result of the project is the probe of SnobGreg type for measurement of static and dynamic pressures, temperatures in strongly dusted air flow. The results of measurements are shown on figure CH2521 and the probe mounted in gallery on Fig. 9.
Wydawca
Rocznik
Tom
Strony
67--90
Opis fizyczny
Bibliogr. 7 poz.
Twórcy
Bibliografia
Typ dokumentu
Bibliografia
Identyfikator YADDA
bwmeta1.element.baztech-article-BSL4-0011-0005
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.