Wybuch pyłu węglowego

Wybuchy pyłu węglowego oraz gazów są jednym z podstawowych zagrożeń występujących w przemyśle górniczym. To one w większości przypadków są przyczynami katastrof górniczych. Co prawda ich częstotliwość jest w obecnych czasach niewielka, ale tragiczne skutki jakie mogą wywołać, sprawia, że przemysł górniczy przywiązuje wielką wagę do tego zagrożenia.

Pył węglowy wraz z wybuchowym gazem, metanem, są niepożądanym, lecz nieodłącznym elementem w czasie mechanicznego procesu urabiania skał.

Główną przyczyną powstawania pyłu węglowego jest eksploatacja złóż węgla. Przy obecnych technikach wydobywania węgla pył węglowy jest niejako niepożądanym i nieodłącznym produktem ubocznym. Powstaje w kopalni w trakcie urabiania, transportu i ładowania węgla. Zakłada się, że ok. 3% urobku zamienia się w pył. W polskich realiach daje to 2-3 miliony ton pyłu, tego osiadającego jak i znajdującego się w powietrzu. Nie ma jednak żadnych podstaw aby stwierdzić, że cały pył, który powstaje w kopalni stanowi zagrożenie wybuchem.

Aby doszło do powstania wybuchu musi powstać obłok pyłu węglowego oraz zapłon tego obłoku. W warunkach panujących pod ziemią pył zalega na wyrobiskach, lecz jego ilość unosząca się w powietrzu jest niewystarczająca, aby wybuch mógł się rozwinąć. Aby zapoczątkować wybuch muszą wystąpić dwa czynniki jednocześnie: czynnik umożliwiający wzniesienie obłoku pyłu węglowego oraz czynnik termiczny zdolny do zapłonu tego obłoku. W warunkach kopalnianych odpowiedzialne za to są lokalne wybuchy metanu oraz roboty strzałowe.

Jedną z kluczowych metod zapobiegania wybuchom pyłu węglowego jest stosowanie klasycznych zapór przeciwwybuchowych. Zapory takie wypełnione są pyłem kamiennym wapiennym. Zapora ta jest w istocie prosta konstrukcją, Jest to drewniana półka oparta na kantówkach podwieszonych pod sklepieniem tunelu. Na tej półce właśnie rozsypuje się pył kamienny wapienny. Działanie takich zapór jest ograniczone ich bezwładnością. Pomiędzy utworzeniem się obłoku pyłu zdmuchniętego z półki przez przepływ gazu za falą ciśnienia, a dotarciem płomienia w miejsce zapory upływa pewien czas, który zależy od gwałtowności wybuchu. Badania przeprowadzone w Kopalni Doświadczalnej „Barbara” na odcinku 400m i przekroju 7,5m² wykazały, że powstanie obłoku ze zdmuchniętego pyłu kamiennego wapiennego trwa ok. 90ms i utrzymuje się przez 3s. Te dwie wartości wskazują skuteczność zapory. Jeżeli czas pomiędzy falą ciśnienia a idącym za nią płomieniem nie przekracza 90 ms, uznaje się taką zaporę za nieskuteczną, ponieważ obłok pyłu mający ugasić płomień nie zdąży się utworzyć.

Zapory wypełniane są pyłem kamiennym wapiennym zwykłym lub stearynowanym. Lepszym wyborem zdaje się być pył stearynowany, ponieważ dzięki impregnacji zachowuje znacznie dłużej właściwości hydrofobowe, czyli nie chłonie wody oraz lotność (przydatność). Dzięki pyłom przeciwwybuchowym, które produkujemy już od 50 lat, następstwa potencjalnych wybuchów w przemyśle górniczym oraz związane z nimi zagrożenia są stale ograniczane.