Dr. J Prurrgen Brune, Colorado School of Mines, USA, diskuterer behovet for at forbedre beskyttelsen mod kulstøveksplosioner i underjordiske miner.
eksplosionen i april 2010 ved Upper Big Branch (UBB) – minen i vest Virginia skete for næsten fire år siden. I alt 29 minearbejdere døde, og to blev alvorligt såret i en katastrofe, der for evigt har arret livet for deres familier og kære. Ved UBB, en relativt lille ansigtsantændelse nær bagklappens ende af langvægfladen blev til en større kulstøveksplosion, der formerede sig gennem et stort område af minen med flammer, der forkullede næsten 50 miles af mineindgange.1
kan en sådan ødelæggende kulstøveksplosion ske igen? Desværre, ja, det kan.
hvert efterår udsender US mine Safety and Health Administration (MSHA) en Vinteralarm, der advarer om farerne ved kulstøveksplosioner, som er mere tilbøjelige til at forekomme om vinteren, når mineluften er tørrere. Fint bituminøst kulstøv er meget eksplosivt, når det suspenderes i luft. I en typisk kulstøveksplosion skylles støvet af en lille metangaseksplosion, som også tilvejebringer den initierende flamme. Kulstøveksplosioner kan også udløses ved sprængning – især fra udblæste skud-og dette forårsagede ofte eksplosioner i det tidlige 20.århundrede.
når en kulstøveksplosion er indledt, kan den sprede sig gennem store områder af minen ved at hvirvle nyt kulstøv i luften foran eksplosionsflammen. Dette mønster fortsætter, indtil der ikke er mere kulstøv tilbage, eller indtil eksplosionen når et område, hvor kulstøvet er blevet tilstrækkeligt inertiseret ved at blande det med stenstøv. Ved at skrive sin bog om kulstøveksplosioner gennemførte Cybulski tusinder af eksplosionstest i den polske eksperimentelle mine “Barbara”.2 følgende vigtige fund blev dokumenteret af Cybulski:
- jo finere kulstøv og jo større kulets flygtige stof er, desto større er dets eksplosionsfare.
- kulstøveksplosioner kan forhindres ved at blande kulstøvet med inert støv (stenstøv). Hvis en stor del af kulstøvet er finere end 200 mesh (74 liter), kan der være behov for mere end 80% inert stenstøv for at forhindre eksplosioner.
- hvis den initierende eksplosion er stærk nok, kan selv vådt kulstøv eksplodere.
- Eksplosionsbarrierer kan stoppe kulstøveksplosioner.
i USA er de fleste mineoperatører afhængige af inertisering af stenstøv som den foretrukne metode til beskyttelse mod kulstøveksplosioner. I 2011 øgede MSHA det krævede samlede inerte indhold (TIC) for minestøv i indsugningsluftvejene fra 65% til 80%, det samme som det var (og er) for returluftvejene. Denne ændring var baseret på anerkendelse fra forskning fra National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH), at stigende mekanisering i dagens miner også har øget finheden og dermed risikoen for kulstøveksplosioner. Overgangen til fuldt mekaniseret skære-og båndtransporttransport producerer mere fint støv sammenlignet med gammeldags underbud, sprængning og sportransport.
for at være effektiv til at forhindre eksplosioner skal stenstøvet blandes grundigt med kulstøvet. Hvis kulstøv får lov til at danne lag oven på stenstøvede overflader, øges eksplosionsfaren, fordi kun toppen 1/8 in. af støv skures op under en eksplosion. US Bureau of Mines og NIOSH tests har vist, at en kulstøv lag kun 4/1000 i. tykt (svarende til tykkelsen af et ark papir) kan være tilstrækkeligt til at udbrede en støveksplosion. Derfor er den foretrukne metode til påføring af stenstøv med trickle dusters, der frigiver stenstøv direkte i returluften, forlader sektionen og blander det grundigt med kulstøvpartiklerne i luften. Transportbånd er generelt batch støvet: her, hyppig anvendelse af en let stenstøvning foretrækkes frem for kraftig støvning med længere intervaller for at forhindre lagdeling. Hvorvidt mængden af stenstøv er tilstrækkelig til at forhindre kulstøveksplosioner kan bestemmes næsten øjeblikkeligt med den NIOSH-udviklede Kulstøveksplosionsmåler (CDEM).
Europæiske mineoperatører fælder eksplosivt kulstøv med hygroskopiske salte, herunder calcium-og magnesiumchloridopløsninger. Saltene forbliver fugtige ved at tiltrække vand fra mineluften. Den fugtige overflade fælder ethvert kulstøv, der sætter sig på de behandlede overflader. Saltanvendelser varer i flere dage afhængigt af mineluftens Fugtighed. Salte kan sprøjtes når som helst, fordi de i modsætning til stenstøv ikke bæres medvind, hvor de forhindrer synligheden for minearbejderne.
en anden bemærkelsesværdig teknologi til forebyggelse af kulstøveksplosioner er brugen af eksplosionsbarrierer. Passive barrierer består af store trug fyldt med vand og ophængt på hylder på strategiske steder i mineindgange. Eksplosionstrykket spidser hylderne over, og vandets nedbør slukker flammen og arresterer eksplosionen. UBB-rapporten fra det vestlige Virginia Office for Miners’ Health, Safety and Training bemærker, at en pumpesump i UBB-minen åbenbart havde fungeret som en eksplosionsbarriere og forhindret eksplosionen i yderligere at formere sig i hovedklappen 21 poster.3
Vejhoveder, der anvendes til mineudvikling i europæiske Miner, er typisk udstyret med aktive, udløste barrierer. Hvis metan antændes i nærheden af skærehovedet, udløser en sensor øjeblikkeligt frigivelse af brandslukningsmiddel fra seks til otte trykbeholdere monteret på skærebommen for at kvæle flammen. Da enhver mindre ansigtsantændelse kan udløse en voldsom kulstøveksplosion, er denne aktive barriereteknologi en vigtig teknisk kontrol til forebyggelse af sådanne eksplosioner.
konklusioner
kulstøv udgør fortsat en betydelig eksplosionsfare. Mineoperatører bør følge et strengt, omfattende program for anvendelse, vedligeholdelse og test af stenstøv for at sikre, at der er tilstrækkelige inertiseringsniveauer. Mere forskning bør udføres for at bestemme, hvilke barriereteknologier der kan anvendes i amerikanske miner for at give et yderligere sikkerhedsniveau mod friktionsantændelser og i bælteposter, hvor vedligeholdelse af stenstøv er vanskelig.
1. PAGE, N. G et al., “Rapport om efterforskning, dødelig underjordisk Mineeksplosion, 5. April 2010, Upper Big Branch Mine-South,” mine Safety and Health Administration, Virginia, s.965, 2011.
2. CYBULSKI, V., Kuleksplosioner og deres undertrykkelse, Rapport nr. TT 7354001+”, oversat fra polsk, US Bureau of Mines, USA, pp. 586, 1975.
3. PHILLIPS, C. A.,” rapport om undersøgelse af Mineeksplosionen ved den øverste Store Grenmine”, Boone/Raleigh Co., Vest Virginia, s.319, 2012.
denne artikel dukkede først op i februarudgaven af verdens kul som: Brune, J., “en klar og nuværende fare”, verdens kul (februar 2014), s. 14.
skrevet af Dr. J. Larsen Brunner, Colorado School of Mines.
redigeret af Jonathan Rosland