A ROBBANTÁSTECHNIKA IDŐSZERÜ KÉRDÉSEI
J . sz. füzet
ROBBANTÁSI TEVÉKENYSÉG SUJTÓLÉGVESZÉLY'ES ÜZEMEKBEN
Összeállitotta:
D:r.Földesi János okl. bányamérnök egyetemi adjunktus Nehézipari Müszaki Egyetem
Miskolc, 1979 . junius
1
Robbantási tevékenység sujt6légveszélyes üzemekben.
Dr. Földesi János okl. bányamérnök, egyetemi adjunktus Nehézipari Müszaki Egyetem, Miskolc
Bevezetés A b.á nyászati müveletek rohamos gépesi tése felvetj
azt a kérdést, hogy egyáltalán van-e létjogosultsága a robbantásos müveleteknek sujt6légveszélyes bányákban? A külföldi és hazai adatok tanulmányozása sze-
rint a szénbányák fejtési előkészítő vágataiban /telepben hajtott vágatokban/ a robbantási munkák nem perspektivikusak. Kivétel az az eset, ha lazit6 robbantást kell végezni a hatékony gépi jövesztés érdekében, vagy szeszélyes települési viszonyok között, amikor a gépi berendezések alkalmazása nehézségekbe ütközik. Az előkészítő vágatok hajtásakor /főleg meddő ben hajtott vágatokban/ a robbantásos jövesztés alkalmazása kiszélesedik. Az NSzK-ban és Angliában, ahol a technol6giák gépesítése magas szinvonalu, a meddőben telepített, sőt a vegyes szelvényü előkészítő vágatok többségét fúr6-robbant6 m6dszerrel hajtják. Hazai
- 2 -
tapasztalatok szerint, ha a kőzet egyirányú nyom6szilárdsága 4000 N/ ci-nél nagyobb a jelenlegi gépi berendezésekkel hatékony jövesztés nem képzelhető el. A nyugat eur6pai szakemberek véleménye szerint 6000 N/ci-es kózetszilárdság az a határ, ameddig érdemes gépi berendezésekkel köveszteni az előkészítő vágatok kózetét. A nemzetközi progn6zis szerint 2000-ben az előké szi tő vágatokhoz ·40 %-os lesz a robbantásos jövesztési m6dszer részaránya. Ezt az arányt indokolja várhatóan a szénbányászatban az is, hogy egyre gyakoribb a fur6kocsik és gépi töltőberendezések alkalmazása. A jövesztő jellegű robbantásokon kívül gázkitöréses bányákban az egyik igen lényeges védekezési módszer a provokációs robbantás. Ez a m6dszer akkor is használható, ha egyéb védekezési eljárás nem alkalmazható. A fentiek alapján egyértelmü választ adhatunk arra a kérdésre, hogy van-e létjogosultsága gázkitörésveszélyes szénbányákban a kőzetmegbontás robbantásos módsz_erének és a provokációs robbantásoknak. A válasz egyértelműen igen. Ezt a választ megerősíti az a vizsgálat is, ami arra vonatkozott, hogy a kőzetmegbontás robbantásos és gépi módszereit veszélytelenség szempontjából összehasonlítsa. Angol vizsgálatok alapján U.Taylor a következőket állapította meg: "Természetesen, helytelen lenne azt feltételezni, hogy mi nem vesszük figyelembe a robbanóanyagok potenciális veszélyességét, de a jelenlegi adatok szerint arra lehet következtetni, hogy a szénbányák-
- .3 -
ban a robban6anyagok alkalmazása sokkal kisebb veszélyt jelent a gáz gyulladása szempontjából, mint a földalatti gépi berendezések üzemeltetése." Hasonl6 eredményeket tapasztaltak az USA -ban is. A Donyec medence bányáiban 1961-1968-ig terjedő idő szakban bekövetkezett sujt6légrobbanás okainak elemzéséből az derült ki, hogy a sujtólégrobbanások 70 %-a a jövesztógépek.<::.nek tulaj doni that6. A villamos berendezések potenciális veszélyessége a tápfeszültség folyamatos növelésével állandóan emelkedik. Tudomásunk szerint a Mecseki Szénbányák üzemeiben, ahol a gázkitörésveszély igen nagy a robbantási müveletek alkalmával sujt6légrobbanás nem volt. A sujt6légrobbanások okainak elemzése alapján a széntermelés és az előkészítő vágathajtás gépi módszereinek nincs döntő előnyük a robbantásos m6dszerrel szemben, ha azok bekövetkezési gyakoriságát és intenzitását vizsgáljuk. Mivel a robbantásos kőzetjövesztés a jelen és a közeljövő igényei alapján nem küszöbölhető ki a szénbányászat munkafolyamatai közül, azért a feladat az, hogy a robbantásos kőzetmegbontás hatékonyságát növeljük és a tevékenység biztonságát fokozzuk. Tanulmányunkban két témakörrel kívánunk foglalkozni. Az egyik a jövesztő robbantások, a másik a provokációs robbantások hatékonyságának és biztonságos alkalmazásának lehetőségei gázkitörésveszélyes bányákban.
- 4 -
1. A CH koncentráció változása gázkitörés veszé4 lyes munkahelyeken.
A munkahelyek metánkoncentrációja -mint ismeretes. sok tényezőtől függ, de leginkább a telep, vagy a kisérő kőzetek gáztartalma, a jövesztett készlet felaprózódásának /tönkremenetelének/ sebessége, a kidobott készlet mennyisége, szemnagysága, illetve a szemcsék fajlagos felülete határozza meg. A telepek gáztartalma tág határok között változhat és gyakran néhányszor 10 rrf/t értéket is elérhet. A robbantással jövesztett szén és meddő gázleadásának sebessége függ a tönkremenetel gyorsaságától. A jelenleg használatos robbantási paraméterek esetén / 2 m hosszu lyukak, 0,6 kg lyukankénti töltet, 40 tns -on belüli inditás/ a masszivum mozgása a töltetek dotonálása után 10 rns -on belül elkezdődik. A jövesztett kőzet tönkremenetele lényegében 15-60 ms alatt megy végbe, a lyukak által határolt és leválasztott kőzettömeg néhány méterre való kidobálásához és teljes felapritásához néhányszor száz ms szükséges. A szén és kőzet aprózódása rendszerint 8-151ns -mal a töltet felrobbanása után kezdődik. Azonban a kidobott készlet nagyobb mértékü aprózódása megy végbe egymáshoz, a főtéhez, a talphoz és a munkahelyek oldalaihoz való ütközés hatására, ami a kivetett készlet mozgásának elkezdődése utáni néhány tiz, vagy néhány száz m s alatt megy végbe.
- 5 -
A gázkoncentráció változásának tanulmányozása során nagyon lényeges a frissen kitört bányatérségekben uralkodó viszonyok ismerete. A robbantás után a kitört homloknál és a fur6lyukak határolta szén, vagy kőzet masszivumban nem lehet megfelelő légmintát venni. Ennek magyarázata nemcsak az, hogy ebből a z6náb61 a robbantás közben csak nehezen lehet mintát venni, hanem az is hogy igen nagy a val6szinüsége annak, hogy az intenziv CH kibocásjtás ellenére sem alakul ki robbanóképes 4 gázelegy. A frissen kivetett készlet ebbe a zónába bocsájt ki nagymennyiségü lehült detonációterméket, a robbanóanyag minden kg-ja után több mint 600 liter vízgőzt, co 2 és N -t, valamint néhány száz gr finoman diszpergált NaCl -ot és más sót, ezen kivül a levegőbe kerül -kis oxigéntartalommal- nagytömegü por is. Az ujonnan k~tört zónában a robbantás utáni rns -os intervallumban nincs tehát robbanóképes gázelegy, amit igazolnak a rövidkésleltetésü robbantásokkal szerzett ipari tapasztalatok és kisérleti eredmények
[1] . A szén, meddő és vegyes homlokok előtti bányatérségek robbantás hatására végbemenő gázkoncentráció változásainak tanulmányozására Szovjetunióban 4 aknában 2000 -nél nagyobb számú légmintát vettek automatikus légmintavevő készülékkel, ebből több mint 200 -at 0,05-0, 27 sec -os intervallumban, több mint 1000 -et mp -es intervallumban. A gázminták analízise azt mutatta, hogy a töltet iniciálása utáni 0,05-0,27 másodperces intervallumban -ide számitva a provokált szén és gázkitöréseket is- a CH koncentráció nem nő 1,9 % fölé.
4
- 6 -
A 0,27-0,52 másodperces intervallumban a metántartalom jelentősen nő. A töltetek robbantása után 0,52 másodperc cel a CH koncentráci6 2,5-4,2 %. Ilyen CH tartalom 4 4 mellett, ha a fejtés előtti térségben csak viszonylag kis mennyiségü szénpor is van jelen, robbanásveszélyes légkör alakulhat ki. Azonban ilyen veszélyes környezet csak ritkán, zárt térségben és igen száraz térségben lehetséges. Az 1. ábra ugyancsak szovjet kísérleti adatok alapján tünteti fel a szénhomlokon a metántartalom alakulását az idő függvényében nedvesítés nélküli és a vájvég átitatásával dolgoz6 robbantásos vágat hajtási technol6gia alkalmazása esetén. A vájvég átitatásával jár6 technológia lényegesen lecsökkenti a robbantás után közvetlenül kialakuló maximális gázkoncentrációt. Abban az esetben, ha a robbantás előtt nincs veszélyes CH koncentráci6 a homlok előtti térségben, 4 akkor a robbantó hál6zatra adott impulzus pillanatától számított 0,25-0,27 másodpercben robbanóképes koncentráció nem is jön létre [l}. Ezt bizonyítják azok a mérések is, amelyeket a Bányászati Kutató Intézet végzett a Mecseki Szénbányák Vállalat üzemeiben. Robbantások után -néhány másodperc eltelte után- a metánkoncentráció a homlok előtti térségben gyorsan nő. Védekezés szempontjából nagyon lényeges az is, hogy a homloktól milyen távolságban, milyen a CH koncentráció. Szovjet kísérleti robbantások méré4 si adatai szerint a homloktól számított 0,7-1,2 m-es
2,5
....,
t
0
2,0
1,5
.. --· -
10 1
I 0,5
''
''
--
-
--
-
--- -·-·- - 4 - - - - - 1
' s
ro
w
~
A robbonfÓsfÓI eltelt
idÓ f
~
l perc 1
1 - nem nedvesített vájveg esetén 2 - cititototf
vÓjveg esetén
1~ Óbro A metóntortolom vóllozóso nedvesites nélküli Ófitofosos vó9afhajtósi fech· nolóqio olkolmazáso esetén \
es
- 7 -
távolságon belül rögzített mintavevő készülékek mértek maximális CH koncentrációt. Meg kell jegyezni, hogy 4 jelentős eltérés lehet az egyidőben egymás mellett vett minták metánkoncentrációja között. Ez azt a feltevést igazolja, hogy a robbantóhálózatra adott impulzus után már néhány m s -al veszélyes metán-levegő keverék alakulhat ki, de az nem tölti ki az egész homlok előtti térséget, csak annak kis részét. A 2. ábrán látható, hogy a homlok előtti térség CH koncentrációja a robbantás után több mint 270 r r1 s· 4 -ig növekszik, amig el.éri a robbanásveszélyes értéket, még szén és gázkitörés esetén is. Az elóvájási munkahelyeken a robbanásveszélyes koncentráció perceken keresztül megmarad a szellőztetés ellenére is. A metánfelhalmozódás legnagyobb értékét a robbantás után 0,5 -4 perccel éri el. Az első periódusban, amely néhány mp -re tehető, a homlok előtti térség CH koncentrációja csak kivételes esetben haladja meg 4 a 2 % -ot. Ez azzal magyarázható, hogy néhány mp-ig a metántartalom nem jelentkezik a munkahely minden részén, csak egyes foltokban. A homlok
előtti
térség légkörében a robbantást követően megnő a co 2 koncentráció, csökken az oxigén tartalom és nem tul nagy mennyiségben megjelenik néhány mérgező gáz: szénmonoxid és nitrózus gázok . A CO tartalom rendszerint nem nő 1,5 % fö l é. A térség oxigén tartalma viszonylag hosszú időn keresztül csökken /ez 10 perc is lehet/, de csak egyes esetekben süllyed 18-19 % alá.
- 8 -
A robbanási gázok összetételét az alkalmazott robbanóanyag konstrukció is befolyásolja. Az 1. táblázat adatai szovjet tapasztalatok alapján azt bizonyi tják, hogy monotöltetes müanyag hüvelyes robbanószer alkalmazása esetén a képződő CO mennyiség lényegesen kisebb, mint hagyományos papirhüvelyes robbanóanyag felhasználásakor. A bányalevegő összetételének változására vonatkozó itt felsorolt törvényszerüségek ismerete a legfontosabb gázveszélyes, szén és gázkitörésveszélyes telepekben végzett robbantási munkák biztonságos végrehajtásához. A fentieken túlmenően meg kell még jegyeznünk azt is, hogy a CH koncentráció nemcsak a gázleadás 4 mértékétül függ, hanem a munkahelyet szellőztető levegő mennyiségétől is. A szellőztetés hatása a robbantás után néhány perccel jelentkezik, szélsőséges esetben már néhány mp után. Tehát az első rns -os periódusban a szellőztetés nem csökkenti a CH koncentrációt. Legyen például a 4 munkahelyre küldött levegő mennyisége 250 d /perc, ami Mecseki Szénbányákban vágathajtásnál átlagosan elfogadható érték. 100-200 ms alatt mindössze 0,416 - 0,832 d levegő jut a munkahelyre. Világos, hogy ilyen mennyiségü levegő gyakorlatilag nem képes a CH kon4 centrációt lényegesen csökkenteni.
• CH4 °/•
CH4 •1. 80 ..
70 .__
60
'
-Jo
60 1
50 .__
40 30
20 ,_ 10
......
.....
\ ' 1
\ II.
1
- 20 /Jrr-- ~ ~ J.
„= ~~
02 , 021 , so
\.
i •
'I~
1
""""' 180
300
1
i .
~
1
o
\ 1 1
420
sec ·
!
i
,r ' .
" ·!
2.ábra MetÓnkoncenfrÓciÓ
voltozasa feltáró
1 - provokált gáz
es
2 . . . :. p.rovokoH 3 -
szénkiförésnél
9azkitöresnel
nem kiförésveszelyes telepekben végzett
robbonfÓsoknal
vÓqafokbon-
1. táblázat A robbanási gázok összetétele hagyományos és müanyaghüvelyes monotöltet konstrukció esetén.
Papirhüvelyes hagyományos töltetek
Müanyaghüvelyes monotöltetek
,
gaz összetétel térfogat százalékban CH
4
1,26 0,7 0,5 1,4 1,7 0,03 0 0,3 0,3 0,4 0,2 0,15 0,1 0,1 0
co
2
4 1,1 1 1,5 1,4 0,27 0;5 0 0,2 0,1 1,8 1,4 1 0,8 1,4
co
CH
18,8 19,6 20,2 19,2 20,8 20 19 20
0,5 0,4 0 0,4 0,57 0,1 0 0,27
20,5 19,6 19,8 20,2 20,2
O,l
0,5 0,8 0,15 0,05 0,4 0,3 0,7 q,6 0,3 0,4
02
-
0,4 0,4 0,4 0,4 0,2 0,3
19,8
0,27
19,7
4
co
2
02
co
-
2,55 2,55 2,41 0,7 o,6 o,6 0 1,7 2,43 2,77 1,58 2,73 1,88
17,2 19,8 17,3 17,4 16,8 19,2 18,2 19,7 18,6 17,5 19,3 19,2 20,1 18,8 19,8
0 0 ,2 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 ,29 0 ,29 0 ,14 0 ,14
0.,42
1,67
18,7
0 , 084
-
-
-
2,9 0,1
Átlag '
0,41
1,1
- 9 -
2.
Jövesztő
robbantások sujtólégveszélyes környezetben.
Gázkitörések alkalmával,mint azt az előbbiekben láttuk, ha robbantás előtt nem volt sujtólégveszélyes cH koncentráció a munkahelyeken, akkor a robbantás 4 után 230-2 70 ms szükséges ahhoz, hogy 2 % CH 4 gyüljön össze. A sujtólégrobbanásveszélyes koncentráció 400 -5 00 ms alatt alakul ki [l} . Mivel a sujtólégveszélyes bányák szénpor veszélyesek is, igy gázkitörések alkalmával már a 2 %-os cH koncentráció is veszélyes lehet. 4 A robbantási technológiák kialakitásánál ezt a tényt kitörésveszélyes helyeken a töltetek időzitett inditásánál feltétlenül figyelembe kell venni. A robbantásos jövesztési technológiák sujtóléges bányákban való kialakitásánál jó lenne különbséget tenni aszerint, hogy teljesen meddő, vegyes szelvényü vagy tiszta szénelővájásban kell-e robbantani. Sajnos n álunk ezt a különbséget az egyes technológiák nem nagyon veszik figyelembe. A jövesztő jellegü robbantások sujtólégveszélyes munkahelyeken azért veszélyesek, mert a sikeres jövesztés érdekében a tölteteket időzitett gyutacsokkal iniciáljuk. Az időzités eredményeként pedig a fojtások és robbanóanyag töltetek kirázódhatnak a késő b b robban ó lyukakból és lyukcsonkolás léphet fel. A fojtás és töltet kirázódása a lyukcsonkolás eredményeként forró robbantási gázok és robbanóanyag kerülhet a s u jtólégveszélyes környezetbe. A fojtáskirázódás, lyukcsonkolás
- 10 -
általában annak következménye, bogy a lyukak telepítésénél az előtét nagyságát, a lyukak közötti távolságot a fojtás anyagát és hosszát, az iniciálás bel.yét nem választottuk meg helyesen. Mivel sujtólégveszél.yes környezetben a késleltetési összidő nem lehet nagy a betörésbe telepített lyukakat egy fokozattal kell elrobbantani. Annak érdekében, hogy a koszoruba telepített lyukakból a fojtás idő előtt ne repüljön ki, az előtét nagyságát az alábbi összefüggéssel határozhatjuk meg:
w=
0 ' 03 d
(
i~:
. 1/3
)
/ml
/1/
ahol: d tr
ik
-a robbantólyuk átmérője /mm/, -a robbanóanyag töltési sürüsége [g/ci] -a robbantandó kőzet sürüsége (g/ci]
A koszorún b elül a lyukak egymás közötti távolságát a
t
=d
[cm1
/2/
összefüggéssel határozhatjuk meg (2]. ahol:
d pk
-a robbantó lyukak átmérője [cm] -robbantás során a kőzetet érő nyomás nagysága, melyeknek értékét a
-
11 -
2 Pk
= 208
(N/cnfJ
/3/
kifejezéssel határozhatjuk meg, ahol:
[kcal/kg] -a robbanási hő értéke [cm), rt -a töltet sugara -a robbantó lyukak sugara CcrnJ rl ;.J -a Poisson szám bh -a kőzet huzószilárdsága (N/ cnf] Kd -a dinaJnikus terhelés együtthatója /értéke 1,5-2,6 között változik/ Á -a roncsolási energia csillapodását figyelembe vevő tényező, melyet az alábbi összefüggéssel határozunk meg: Q
.
/4/
ahol:
'Űr D
't'k
e
-a -a -a -a a
robbanóanyag töltési sürüsége fg/ crrf] robbanóanyag detonációs sebessége [m/s] kőzet sürüsége (g/ci ] feszültséghullámok t erjedési sebessége kőzetben [m/ s 1
- 12 -
A /2/ összefüggésel meghatározott lyuktávolság mellett a robbantási technológiáknál meg kell adni a töltetek iniciálásának helyét és a fojtás nagyságát és konstrukcióját is. Annak eldöntésére, hogy a tölteteket lyuktalpon vagy a fojtás alatt iniciáljuk az alábbi arányok adnak tájékoztatást: - egyenes indítás akkor szükséges, ha D e1
,,,,'
1'6
- fordított indítás pedig akkor, ha
< ahol:
1,6
D -a robbanóanyag detonációs sebessége :mis~ cl -a hang longitudiális terjedési sebessége kőzetben (m/s]
Hazai előírásaink szerint provokációs robbantásoknál egyenes inditást kell alkalmazni. Ez az előirás hazai viszonyainknak meg is felel és a biztonságot is növeli [3], de megjegyezzük, hogy a fordított inditással a robbantás hatásfokát növelni lehet ezért a jövesztő robbantásonál célszerübb a fordított indítást alkalmazni.
- 13 -
Amint azt az előzőekben is emlitettük a robbanási gázok és esetleg kirázódó töltetek ellen nagy surlódási tényezőjü és megfelelő hosszuságu fojtásokkal hatékonyan védekezhetünk. Nem szabad használnunk vizes anyag és viz fojtásokat, mert azok igen kis nyomások hatására elhagyják a robbantólyukat 3. ábra (11. A fojtás anyaga száraz, különböző szemnagyságú szemcsés anyag és finom homok keveréke legyen. Az ilyen összetételü fojtás hosszát az alábbi összefüggéssel határozhatjuk meg~ [cm]
/5/
A forró rabbanási gázok mellett másik gyujtóok az égő robbanóanyag. A robbanóanyag akkor ég, ha a detonáció gyengül. Ez viszont a robbanóanyag alkalmazásának körülményeire, vagy a robbanóanyag alacsony detonációs tulajdonságaira vezethető vissza. A detonáció lelassulásának és a sujtólégbiztos robbanóanyagok égésének az alkalmazás körülményeire visszavezethető okai a következők: - A robbantótöltet tultömörödése mehet végb e a szomszédos furólyukaknál a lökóhullámok és a robbantólyukakon belül a csatornaeffektus hatására [41. A lökőhullámok, tultömöritő és a csatorna effektus hatása ellen az alábbi. megoldásokkal lehet védekezni, egyrészt a robbantótöl tetek közötti távolságot kell a /2/ össze-
- 14 -
függés szerint meghatározni, másrészt a fúrólyuk és töltet átmérők közötti különbség 10-12 %-nál nagyobb nem lehet. - Sujtólégveszélyes környezetben a töltetek égését az is elősegítheti, hogy az időzítés során szétrázódnak a szomszédos töltetek és megnő a légrés nagysága, vagy inert anyag kerül a töltetek közé és lelassul a detonáció~ A fenti két zavaró tényező kiiktatható, ha szilárd burkolatu monotölteteket alkalmazunk. A szilárd burkolatu monotöltetekkel a felhasználásból eredő hibákat és veszélyforrásokat is csökkenthetjük. MüanyaghUvelyes monotölteteknél egymástól 30-40 cm -re telepi tett lyukaknál is viszon.yla.g ritkábban következik be a robbanóanyag tultömörödése, ami égéshez ve ze thet. A jövesztő robbantásoknál még egy lényeges kérdésre hívjuk fel a figyelmet. A robbantások előtt biztonsági környezetet hozhatunk létre a vágatban, amely vagy vizfüggöny-ből vagy ismert gázokból kialaki toti közeget jelent. Ebbe a porlasztott vízbe vagy ismert gázzal töltött környezetben az égő robbanóanyag sem képes gyujtani a sujtóléget [5].
a - száraz ly_ukoJ. ;
·
.
(Jb · '
. .. ·.
· •· •
4. b - nedves lvukolc ; -.. . - ·- -- --· ··-· . .. __ · . obro) oq1.109- hómök. fOitó& 2 1 - OCJ'I09 - homo/< fojfÓs 11, 7•1-, 1-1!t0 foll.;Óshoforo.12· 14 Jcp/cm fi, •1. H2 0 j folt1ó,hőfÓtó 3 · ' 2 - OQl.J09foi!~' 17 •/. H 2 Oi folva,shota,ro 12- 14 lcp/cm _ _ ___ ___ .. ... _ . kp/ cm' . , _ . _. .. ___ _ ___, . -··3 - 09<109fo1toc ts,s•1. H,o, folyoshoforo B-10 l
1
20 r----~:...__-,--,-Á~~
20
p
p
(afm)
I
1
16
(afm) 16'
12
12 1
1
1
1
1
8
8
4
41
.
20
40
BO
80
-·
1/
r
I 1F
1 >.<
:0.
•I
7
1
~
Y:
20
a
fojtos
· , .valtozdso
1
1
1
40
óO
8(J
1
3.b. abra
-- · ~ " . "'"'"
J
·e-t
1
.
100 Lt (cm) · · - - ··· ·
, 3.a. abra , A kritikus 9dz.nyomos
yI
V ~I
. ..
~-
1
100
- Lf (cm)
onyo90 és hossza · s:erint
- 15 -
3. A provokációs robbantási technológiák kialakitása gázkitörésveszélyes bányákban„
A váratlan gázkitörések és az azokat követő eset-
leges sujtólégrobbanások elleni védekezési módszerek közül napjainkban is egyik hatékony védekezési mód a provokációs robbantás. Ezzel a védekezési móddal meghatározott helyen és időpillanatban válthatjuk ki a gázkitörést, vagy a munkahelyek környezetében a helyi feszültségcsucsokat csökkenthetjük. Vágathajtás esetén a kózethomlok előtti tartomány tönkremenetelének, a kitörések jelentkezésének általános feltétele ~ 6] szerint:
(;
0
P0
B -
<1
1
/6/
q
ahol: -a kőzet /széntelep/ egyirányú nyomószilárdsága [N/ cnf] -a z eredeti Íprimer/ pórusgáznyomás [N/ cnf] -a Brinke f éle szá.~ q. -a 6F / ~ ~ -r.~-, a kőzet folyáshatára ~' a ~ (N/ cnf J
D
A D' értéke a mechanikai elemzés alapján: x
o·
/7/
- 16 -
ahol: x0
-a plasztikus és rugalmas k ő zetzóna hatásának távolsága a vágat homlokától [m]
Az összefüggés egyes tagjai a természeti paraméterek függvényében:
= 1,3
D
ó
<ö't = -
xo
=
1 + e 0 e 0
H
R ( Dp
r
m- 2 1 (0 ,5 m CR ITíE 12 l. m - 1 - l ).j
t -
0
Po m- 1 +
m- 1
1)
R
~m - 1
Dp 0 + l
x
/9/
e
ln
/ 8/
1 m- 1 . [ O'F B (m-1) H f -po + m-1
0 ,5 m CR + B -
-~
/10/
ahol: H
fj m eo R
e x
E
-a külszintől számított mélység (mJ -a fedőösszlet átlagos térfogatsulya [Mp/m'] -a kőzet /széntelep/ Poisson száma -a kőzet /széntelep/ hézagtényezője -a vágat sugara [m1 -a vágat biztositószerkezetének hatékonys ága -a homloktól mért távolság (m1 /A kitörésveszély szempontjából kritikus távolság x = x 0 helyen van./ -a kőzet széntelep rugalmassági modulusa [Mp/nr]
- 17 -
A /10/ összefüggésben
szereplő
paraméterek ismeretében számítható a provokáló lyukak mélysége. kőzetmechanikai vizsgálatai szerint a vájvégtól távolodva a radiális és tengelyirányu feszültségek lefutása különböző pórusgáznyomás mellett a 4o ábrán látható. Mecseki pórusgáznyomások mellett a provokálandó tartománY. 1, 0 - 5 m között van. Az ábráról lát, . ~ Sfn-ndl _ _ , , , , hato, hogyynosszabo lyukak a~kalmazasaval a provokalas hatásfoka nem nő, sőt a késve jelentkező kitörést segíti elő. A rövid lyukakkal történő provokálás pedig nem fakaszthat gázt a homlok közelében fellazult kőzetekből.
{6J
A hosszufurólyukas provokálás alkalmazásánál
azonnal találkozunk egy nagy problémával, mégpedig azzal, hogy előírásaink szerint egy lyuk töltete nem haladhatja meg a 600 g-ot. Ezt a problémát a Mecseki Szénbányáknál ugy próbáltuk megoldani a kísérleti technológiáknál, hogy osztott tölteteket alakítottak ki. A 600 g-os töltetek közé ismert anyagot töltöttek, ezzel a provokáló lyukak inaktív részét növelték meg. A robbantólyukak inaktív részének növelésével a közegnek átadott impulzus nagysága csökken. A h engeres töltetek felületén a közegnek átadott robbanás i i mpul zus nagyságát az 2
I
=
161(;'
27
(kg m/s]
/11/
- 18 -
összefüggéssel határozhatjuk meg, ahol: ~o
-a robbanóanyag kezdeti sürüsége [kg/~ ] D -a robbanóanyag detonációs sebessége [m/sJ rt -a töltet sugara [mJ Lf -a fojtás hossza /a töltet inaktiv részének nagysága/ [m] I 1 -a robbantólyuk hossza [m]
A /11/ összefüggés szerint a töltethossz növelésével vagy az egy lyukba töltött ro bbanóanyag mennyiségének növelésével a hengeres töltetek keltette robbanási impulzusok nagysága növekszik, ha a fojtás ho szsza állandó marad. A radiális 6r és tengelyirányú, b"t feszültségek /4. á bra/ és a /11/ -es összefüggés alapján egyértelmü, hogy a provokáló robbantólyukak hosszát és ennek megfelelően a töltetek nagyságát a Mecseki Sz énbányák üzemeiben is növelni kell. Meghatározott tipusu robbanóanyagok alkalmazása esetén a megnövelt töltetnagyság nem növeli a provokációs robbantások potenciális veszélyességét [1]~ A kérdés az, hogy a provokáló lyukakat hogyan telepitsük a vágatokban„ Mivel a provokációs lyukakat azonos fokozatu gyutacsokkal inditjuk és a kőzetet a lyuk környezetében össze kell törnünk, a provokál? robbantólyukak közötti távolságot az alábbi összefüggés segitségével határozhatjuk meg: tp
=
2 pk 2 d [ Kd ~ Öh
..,_;....-rt'--J 1 -
fa
'
1/;{
[cm ]
/12/
.i
_ __,;._ _ _ ___:._~~-----,---r-----:-r--:---i 1600 2 Po „ 00 N /cm2 Po " 100 N/Cm2 1
----·-·-
i 1..-··_··_··_···:......··_·:_P~o:__·_t._:a_o-...N_:_/c_m_-+--'.--+---+-~-ttT---7""1 ; 1400 p0
200 N ;/cm 2
•
16'
! r
l-----+----+----4--r----l-----l~=-L---t-n:---t---f :1200 tf t
1
~-----+------.+-~~~------~~"""'!'l"S--l---...o..f..__Jh-l~ j 1000 N
----
i e',,,•
.• ·.,• .. ••
•
............ ... .. .... •. ~
..
.
600
1 ••
1 •• 1
----·-·
-·-·-.
.. ......... ..... ...... ......... .
••
1-----4----+-----++------1----+--=------~r-~~200
14
12
10
„ ••••••••••
8
6
x[m]
4. óbro
.....
2
0
- 19 -
A
/7/ -es összefüggéssel meghatározott lyuktávol-
ságokkal nemcsak a kontur mentén, hanem a vágat szelvényén belül is kell lyukakat telepiteni. Különösen vegyes szelvényű vágatokban lényeges, hogy a szilárd kő zeteket is roncsoljuk. A vágathomlok előtti vegyes szelvények azért jelentenek fokozottabb kitörésveszélyt, mert ha a szenet nagyobb rugalmassági modulusu kőzet veszi körül, akkor az alakválto zás, térfogatcsökkenés f oko zottabb mértékben a szénben megy végbe, ezért fokozo ttab-b mértékben növekszik a pórusgáznyomás és ezzel együtt a kitörésveszély. Err nagyon jó példa az 1978~ decemberében Zobák bányaüzem 10 „ telepében hajtott vegyes szelvényü vágatban bekövetkezett váratlan gázkitörés, melyet rövid távolságon belül /10-12 m/ követett egy provokált gázkitörés. A provokációs robbantással egyidőben a jövesztő lyukakat is el kell r obbantani annak érdekében 1 hogy ép kőzetmag ne maradjon a vágat homlokán„ A jövesztő robbantás segiti elő az intenzív gázleadást a provokált zónából.
4„ J avaslatok a s u jtólégveszélyes munkahelyeken a l kal-
mazott robbantás i technológiák kialakitására-
- A jövesztő jellegü robbantásoknál tegyünk különbséget aszerint, hogy meddő, szén vagy vegyes szelvényben kell-e robbantanunk-
- 20 -
- A
4. ábra szerint, gázkitörésveszélyes munkahelyeken
a jövesztó ly,l kak hossza ne legyen nagyobb mint 1 m. - A sikeres jövesztő robbantások érdekében a késleltetési idők nagységét növelni lehet és kell, hiszen a különböző nemzetközi és hazai mérések tapasztalatai szerint 230-270 ms -ig még gázkitörések alkalmával sem növekszik a CH koncentráció a veszélyes érték 4 fölé. - A töltetkirázódás, kifuvó lövések és lyukcsonkolás elkerülése érdekében az előtét, lyuktávolság értékét és a fojtás nagyságát és összetételét a tanulmányban leirtak szerint ajánljuk kia1akitani. - A provokáló lyukak hosszát a 4. ábra szerint a hazai sujtólégveszélyes bányáinkban 1-5 m között kell megválasztani. Ez annyit jelent, hogy a hosszabb provokáló lyukaknál a töltetnagyságot növelni kell. Ez a megnövelt töltetnagyság fokozottan sujtólégbiztos robbanóanyagok alkalmazásakor még forditott iniciálás esetén sem vezet sujtólégrobbanáshoz, ha tökéletes a detonáció [71. - A csatornaeffektus, a kiégés, töltet kirázódás megakadályozása érdekében nyomásálló monotöltetek kialakitására kell törekedni sujtólégveszélyes bányákban. - A biztonság fokozása érdekében a vájvégtől 1-5 m-es távolságban biztonsági környezetet kekt létrehozni, amely vagy viz poritásával, vagy inert gázzal kell kialakitani. A vizfüggöny kialakitása egyszerübb és ennek feltételei minden hazai üzemben majdnem teljesen készek. Miskolc, 1979. junius 11.
Felhasznált irodalom
.1. V.I.Sztikacsev: Szozdanyie predohranyitelnoj szredü pri vzrüvnüh rabotak. /Izdatyelsztvo "Nyedra" Moszkva 1972./
:2.
Horváth
Lászl6: A vágathajtásban használt robbantási technológiai tervezésének uj lehetőségei.
/Bányászati fis Kohászati Lapok, Bányászat 112.évf. 1979.1.sz./
.·3 . Dr.Bohus Géza: A robbanótöltetek iniciállásának helye, módja és iránya /A robbantástechnika időszerü kérdései 2.sz. füzet 1979. május, Tatabánya./ ~-
Dr.Bohus Géza: A csatornaeffektus. /A robbantástechnika idószerü kérdései l.sz. füzet 1978. október, Tatabánya/
:5 -. XVII.
Bányabiztonsági Konferencia A, B, C szekciójának anyaga /1977. október 3-7, Várna/
~ 1 Dr.Somosvári Zsolt: Investigation of the Drift
Face Zine in Rock Gas Systems to Solve the Causes of Rock and Gas Outbursts. /Acta Geodaetica, Geophysica et Montanistica/ Megjelenés alatt ~7 2
Ing. Josef Müller: Problemy debnace trhavin ve vyvrtech /Zpráva c 1969. Ostrava-Radvanice/
