CC BY
47
2008
УДК 622 81
Б.М. Стефанюк, В.В. Сенкус, К.Д. Лукин,
В. С. Гершгорин
ЗАКОНЫ ПРЕДЕЛОВ ВЗРЫВАЕМОСТИ ПЫЛЕМЕТАНОВОЗДУШНОЙ СРЕДЫ И ЧЕЛОВЕЧЕСКИЙ ФАКТОР В ПРИЧИНАХ ВОЗНИКНОВЕНИЯ ВЗРЫВОВ
Представлен закон, описанный эллиптической экспоидой с зависимым показателем степени меньшим единицы. Описана взрывоопасная зона концентраций взрывчатых компонент, которая считалась безопасной. Сведения необходимы горному надзору по безопасности труда угольных шахт.
И правительственные комиссии при
-ш. Л. расследовании шахтных катастроф - взрывов пылеметановоздушной смеси - рассматривают все возможные версии объективных причин взрыва, в том числе, как правило, и причину «человеческого фактора». Во всех случаях «человеческий фактор» может выступать как прямое действие и как косвенное действие (халатность, медлительность устранения нарушенных нормативов).
Следует отметить, что «человеческий фактор» может выступить и как скрытый, точнее, «не умышленно
скрытый», сущность которого заключается в неполном изучении законов природы, в том числе, поведения пылеметановоздушной смеси не в лабораторных, а в естественных условиях, при которых их модели, считающиеся законами поведения, отклоняются от предполагаемого поведения. Причиной этого являются второстепенные факторы, которые играют в конкретных случаях существенную роль.
Излагаемую точку зрения можно пояснить на законах взрываемости пылеметановоздушной смеси, используя бо-
гатый фактический материал ученых многих стран.
Взрывы пылеметановоздушной среды на угольных шахтах напоминают о необходимости тщательно анализа понимания нижнего предела взры-ваемости пылеметановоздушной среды.
В работе [1] была предложена схема оценки закона нижнего предела взрываемости (НПВ) пылеметановоздушной среды согласно закону Ле-Шателье, как прямую сумму взрываемости составных взрываемых компонент. Однако многочисленные экспериментальные данные, полученные учеными ВостНИИ, Карагандинского отделения ВостНИИ, Мак-НИИ [2, 3], доказывают, что пределы взрываемости пылегазовоздушной среды не подчиняются линейности закона Ле-Шателье.
Нами установлено, что пределы взрываемости подчиняются закону эллиптической экспоиды с зависимыми показателями степени меньше единицы
[4, 5].
Нижний предел взрываемости (НПВ) пылеметановоздушной среды имеет вид
КСН4НПВ
где Сп - концентрация взвешенной или
угольной пыли г/м3; Спнпв - нижний т = 0,53694 + 0,12818зI
предел взрываемости пылевоздушной
С
С
(3)
среды конкретного угольного пласта,
Верхний предел взрываемости (ВПВ)
г/м3; ХСН - концентрация метана, % пылеметановоздушной среды имеет вид
С
V пВПВ У
об.; ХСН^НПВ - нижний предел взрывае-
мости метановоздушной среды, % об.; т - показатель степени, эллиптической где С
г с пл где С пВПВ
экспоиды [6, 7]
= 1,
(4)
верхнии предел взрываемо-
сти пылевоздушной среды конкретного
угольного пласта, г/м3; ХСН^ВПВ - верхний предел взрываемости метановоздушной среды, % об.; т - показатель степени, т = 0.6966.
На рисунке представлена зависимость НПВ пылеметановоздушной среды. Наглядно видно, что существует взрывоопасная зона (косо зачеркнутый сегмент), которая по линейному закону Ле-Шателье считалась безопасной.
Это значит, что наличие взвешенной угольной пыли существенно усиливает взрываемость смеси.
Например, при 2 % метана и 8 г/м3 взвешенной угольной пыли с размером частиц около 50 мкм, при НПВ взвешенной угольной пыли равном 20 г/м3 (состояние соответствует точке А на рисунке) возможен взрыв смеси.
Хотя, согласно линейному закону суммирования взрываемости двух компонент, точка А лежит ниже диагональ-
1. Клебанов Ф.С., Лагутин В.И., Шаталов В.С. Определение взрывчатости горючих газов в аварийных зонах угольных шахт. -Горный вестник, 1994, № 2, - С. 38-41.
2. Мясников А.А., Старков С.П., Чипунов В.И. Предупреждение взрывов газа и пыли в угольных шахтах. - М.: Недра, 1995, 180 с.
3. Предупреждение взрывов пылеметановоздушных смесей. - М.: Недра, 1990 - 160 с.
4. Стефанюк Б.М. О взрывоопасности пылеметановоздушной среды. - Новокузнецк
2000. - 16 с. Деп. в науч. библ. ЛИУ № 35952001.
5. Стефанюк Б.М. Законы пределов взры-ваемости пылеметановоздушной смеси / Безо-
ной прямой, то есть, казалось бы, лежит в безопасной зоне.
Фактически же, согласно множества проведенных экспериментов, точка А лежит выше линии НПВ пылеметановоздушной среды, то есть, во взрывоопасной зоне.
В практических расчетах для определения границы безопасной зоны, т.е. НПВ смеси, можно использовать зависимость, которая следует из [2, 3].
^1 + ^^ = 1 (5)
СН4 НПВ ) V тНПВ
Если это выражение больше 1, то смесь взрывоопасна.
Этот факт должен быть четко известен горному надзору угольной шахты, чтобы не воспринимать взрывоопасное состояние шахтной атмосферы как безопасное, и предпринять надлежащие меры не допущения шахтной катастрофы.
--------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
пасность жизнедеятельности: экологические, производственные, правовые, медико-
биологические и социальные аспекты [Текст]: Труды I Международной научно-практической конференции, г. Новокузнецк, 8-9 июня 2005 г / Новокузнецк; НФИ КемГУ. 2005. С.19-20.
6. Стефанюк Б.М. Эллиптическая экспои-да. - Новокузнецк, 1985. - 29 с. Деп. в ВИНИТИ 15.03.85. № 1892-85 деп.
7. Стефанюк Б.М. Эллиптическая экспоида с переменными сигнумными параметрами. -Новокузнецк. 1989. - 27 с. Деп. в ВИНИТИ 26.04.89. № 2800-В89. ПТт
— Коротко об авторах -----------------------------------------------------------------
Стефанюк Б.М., Сенкус В.В., Лукин К.Д., Гершгорин В.С. - Новокузнецкий филиал-институт Кемеровского государственного университета, г. Новокузнецк.
------------------------------------------------- © Б.М. Стефанюк, В.В. Сенкус,
К. Д. Лукин, 2008
