Dr Jürgen Brune, Colorado School of Mines, USA, diskutuje o potřebě zlepšit ochranu před výbuchy uhelného prachu v podzemních dolech.
výbuch v dubnu 2010 v dole Upper Big Branch (UBB) v Západní Virginii se stal téměř před čtyřmi lety. Celkem 29 horníků zemřelo a dva byli vážně zraněni při katastrofě, která navždy poznamenala životy jejich rodin a blízkých. V UBB, relativně malé zapálení obličeje poblíž konce zadních výklopných dveří tváře longwall se změnilo v velkou explozi uhelného prachu, která se šířila velkou oblastí dolu s plameny, které téměř hořely 50 mil důlních vstupů.1
může se taková ničivá exploze uhelného prachu opakovat? Bohužel ano, může.
každý podzim vydává americká správa pro bezpečnost a zdraví dolů (MSHA) zimní varování, které varuje před nebezpečím výbuchů uhelného prachu, které se častěji vyskytují v zimě, kdy je důlní vzduch suchší. Jemný asfaltový uhelný prach je při zavěšení na vzduchu vysoce výbušný. Při typickém výbuchu uhelného prachu je prach vyčištěn malým výbuchem metanového plynu, který také zajišťuje iniciační plamen. Výbuchy uhelného prachu mohou být také vyvolány tryskáním-zejména z vyfukovaných výstřelů – a to často způsobilo výbuchy na počátku 20. století.
po zahájení se výbuch uhelného prachu může šířit rozsáhlými oblastmi dolu vířením nového uhelného prachu do vzduchu před plamenem výbuchu. Tento vzorec bude pokračovat, dokud nezůstane žádný uhelný prach nebo dokud exploze nedosáhne oblasti, kde byl uhelný prach dostatečně inertizován smícháním s horninovým prachem. Při psaní své knihy o výbuchech uhelného prachu provedl Cybulski tisíce výbuchových testů v polském experimentálním dole „Barbara“.2 následující hlavní nálezy byly dokumentovány Cybulski:
- čím jemnější je uhelný prach a čím větší je těkavá hmota uhlí, tím větší je jeho nebezpečí výbuchu.
- výbuchy uhelného prachu lze zabránit smícháním uhelného prachu s inertním prachem(kamenný prach). Pokud je velká část uhelného prachu jemnější než 200 mesh (74µm), může být zapotřebí více než 80% inertního horninového prachu, aby se zabránilo výbuchům.
- pokud je iniciační výbuch dostatečně silný, může explodovat i mokrý uhelný prach.
- výbuchové bariéry mohou zastavit výbuchy uhelného prachu.
v USA se většina provozovatelů dolů spoléhá na inertizaci horninového prachu jako na preferovaný způsob ochrany před výbuchy uhelného prachu. V roce 2011 zvýšila MSHA požadovaný celkový inertní obsah (TIC) pro důlní prach ve sacích dýchacích cestách ze 65% na 80%, stejně jako byl (a je) pro zpětné dýchací cesty. Tato změna byla založena na uznání z výzkumu Národního ústavu pro bezpečnost a ochranu zdraví při práci (NIOSH), že rostoucí mechanizace v dnešních dolech také zvýšila jemnost, a tedy i riziko výbuchů uhelného prachu. Přechod na plně mechanizované řezání a přepravu pásových dopravníků produkuje více jemného prachu ve srovnání se starým podřezáváním, tryskáním a nákladní dopravou.
aby byl skalní prach účinný při prevenci výbuchů, musí být důkladně promíchán s uhelným prachem. Pokud je povoleno uhelný prach tvořit vrstvy na povrchu poprášených horninami, zvyšuje se nebezpečí výbuchu, protože pouze horní 1/8 v. prachu se při výbuchu čistí. US Bureau of Mines a NIOSH testy prokázaly, že uhelný prach vrstva pouze 4/1000 v. tlustý (ekvivalentní tloušťce listu papíru) může postačovat k šíření výbuchu prachu. Proto je výhodným způsobem nanášení horninového prachu pramínky, které uvolňují horninový prach přímo do zpětného vzduchu, opouštějí sekci a důkladně jej mísí s částicemi uhelného prachu ve vzduchu. Dopravní pásy jsou obecně dávkové poprášené: zde je výhodné časté nanášení lehkého poprášení hornin před silným poprášením v delších intervalech, aby se zabránilo vrstvení. Zda je množství horninového prachu dostatečné k tomu, aby se zabránilo výbuchu uhelného prachu, lze určit téměř okamžitě pomocí měřiče využitelnosti uhelného prachu vyvinutého NIOSHEM (CDEM).
Evropští provozovatelé dolů zachycují výbušný uhelný prach hygroskopickými solemi, včetně roztoků chloridu vápenatého a hořečnatého. Soli zůstávají vlhké tím, že přitahují vodu z důlního vzduchu. Vlhký povrch zachycuje veškerý uhelný prach usazený na ošetřených površích. Aplikace soli trvají několik dní, v závislosti na vlhkosti důlního vzduchu. Soli lze stříkat kdykoli, protože na rozdíl od skalního prachu nejsou přenášeny po větru, kde brání viditelnosti horníků.
druhou pozoruhodnou technologií pro prevenci výbuchů uhelného prachu je použití výbuchových bariér. Pasivní bariéry se skládají z velkých žlabů naplněných vodou a zavěšených na policích na strategických místech v důlních vstupech. Tlak výbuchu převrátí police a liják vody uhasí plamen, zastavení výbuchu. Zpráva UBB Úřadu pro zdraví horníků v Západní Virginii, bezpečnost a školení uvádí, že jímka čerpadla v dole UBB zjevně fungovala jako bariéra proti výbuchu a zabránila dalšímu šíření exploze do hlavové brány 21 záznamy.3
Roadheadery používané pro rozvoj dolů v evropských dolech jsou obvykle vybaveny aktivními spouštěnými bariérami. Pokud se metan vznítí v blízkosti řezací hlavy, senzor okamžitě spustí uvolnění hasicího prostředku ze šesti až osmi tlakových nádob namontovaných na výložníku frézy, aby se plamen udusil. Vzhledem k tomu, že jakékoli menší vznícení obličeje může vyvolat prudký výbuch uhelného prachu, je tato aktivní bariérová technologie důležitou technickou kontrolou pro prevenci takových výbuchů.
závěry
uhelný prach nadále představuje významné nebezpečí výbuchu. Provozovatelé dolů by měli dodržovat přísný, komplexní program aplikace, údržby a zkoušek horninového prachu, aby se zajistilo, že jsou přítomny dostatečné úrovně inertizace. Je třeba provést další výzkum s cílem určit, které bariérové technologie lze použít v amerických dolech, aby byla zajištěna další úroveň bezpečnosti proti třecím zapálením a v pásových vstupech, kde je obtížná údržba horninového prachu.
1. PAGE, N. G et al., „Report of Investigation, Fatal Underground Mine Explostion, April 5, 2010, Upper Big Branch Mine-South,“ Mine Safety and Health Administration, Virginia, PP. 965, 2011.
2. CYBULSKI, W., výbuchy uhlí a jejich potlačení, zpráva č. TT 7354001+“, přeloženo z polštiny, US Bureau of Mines, Washington, pp. 586, 1975.
3. PHILLIPS, Ca, „Report of Investigation in the Mine explosion at the Upper Big Branch Mine“, Boone / Raleigh Co., Západní Virginie, s. 319, 2012.
tento článek se poprvé objevil v únorovém čísle World Coal jako: Brune, J., „jasné a současné nebezpečí“, World Coal (únor 2014), s. 14.
napsal Dr. Jürgen Brunner, Colorado School of Mines.
editoval Jonathan Rowland