Důlní požáry a chemismus výbušniny VY_32_INOVACE_Racek_ 01-2-16-Objem povýbuchových zplodin Autor: Mgr. Ing. Ladislav Ráček Tento výukový materiál byl zpracován v rámci projektu EU peníze středním školám - OP VK 1.5. CZ.1.07/1.5.00/34.0195 – Individualizace a inovace výuky

Anotace Zplodiny výbuchu jsou látky vzniklé výbušnou přeměnou trhaviny. Tyto zpravidla plynné zplodiny obsahují obvykle oxid uhličitý, oxid uhelnatý, vodní páru, vodík, dusík, nitrózní plyny (směs oxidů dusíku), sirovodík. V tomto materiálu se pokusíme matematicky vyjádřit objem povýbuchových zplodin a její koncentraci.

VÝZNAM OBJEMU POVÝBUCHOVÝCH ZPLODIN — pracovní schopnosti, kdy mezi objemem zplodin a prací výbušiny je přímo úměrná závislost, — bezpečnosti při trhací práci s ohledem na fyziologické účinky vzniklých plynů a s ohledem na jejich výbušnost.

Specifický (měrný) objem plynných povýbuchových zplodin Je množství plynných zplodin, které se uvolní výbuchem jednotkové hmotnosti výbušiny (obvykle 1 kg) po přepočtu na normální atmosférické podmínky (0°C, 0,1 MPa). Vypočteme je z hodnoty molárního objemu vztahem: Vo = 0,022412 x n (m3/kg) kde Vo - specifický objem zplodin (m3/kg) n — počet molů plynných zplodin výbuchu vzniklých z 1 kg výbušiny.

Ukázkový příklad Vypočtěte specifický objem zplodin vzniklých výbuchem nitroglycerínu jehož rozkladová rovnice je: 2C3H5(ONO2)3  6CO2+5H2O+ 3N2+ 0,5 02 Počet molekul plynů ve zplodinách N = 14,5 mol. Specifický objem z množství výbušiny v rovnici: Specifický objem z 1 kg nitroglycerínu, jehož molekulová hmotnost M = 227 g Hodnoty specifického objemu plynných povýbuchových zplodin se u průmyslových trhavin pohybují v rozmezí 0,500 — 1,000 m3/kg.

Skutečný (technický) objem plynných povýbuchových zplodin Skutečný objem zplodin je objem, který zplodiny zaujímají při působení výbuchové teploty. Jeho hodnota je oproti specifickému objemu zhruba desetinásobná a počítá se z Gay - Lussacova zákona vztahem: Vt – skutečný objem zplodin (m3/kg) Vo – specifický objem zplodin (m3/kg) tv — výbuchová teplota (°C)

Ukázkový příklad Vypočtěte skutečný objem plynných povýbuchových zplodin nitroglycerínu, jestliže výbuchová teplota tv = 4319°C.

U běžných průmyslových trhavin se kvantitativní chemická analýza omezuje na stanovení objemu oxidu uhelnatého, oxidu uhličitého, nitrózních plynů a u trhavin s obsahem síry se stanovuje také sirovodík. Složení povýbuchových zplodin má velký význam především pro stanovení čekací doby po odstřelu a pro dimenzovaní nuceného větrání tak, aby pracoviště, na kterém provádíme trhací práci vyhovovalo bezpečnostním předpisům a hygienickým předpisům.

EKVIVALENTNÍ OXID UHELNATÝ Základními parametry povýbuchových zplodin, které mají význam při trhací práci jsou objem oxidu uhelnatého a nitrózních plynů. Při výpočtech počáteční koncentrace se objem nitrózních plynů násobí koeficientem 6,5 a přičítají se k objemu CO. Toto přepočtené množství nazýváme ekvivalentním oxidem uhelnatým a je základním parametrem pro dimenzi větrání v závislosti na předpisy určené čekací době po odstřelu.

Počáteční koncentraci oxidu uhelnatého stanovíme kde KCO — počáteční koncentrace CO (okamžitě po odstřelu) ‚(%) V — objem do kterého se povýbuchové zplodiny rozšíří, (m3) Fsv— světlý profil důlního díla, (m2) l — vzdálenost od čelby díla, na kterou se plyny rozšíří (obvykle předpokládáme 5 - 12 m) Všk - objem ekvivalentního oxidu uhelnatého‚ který se vyvine výbuchem celkové hmotnosti trhaviny jednoho odstřelu (m3) Qc — celková hmotnost trhaviny, (kg) Vo - specifický objem zplodin použité trhaviny, %CO — procento CO v 1 dm3 použité trhaviny, %NO2 – procento NO2 v 1 dm3 použité trhaviny.

Ukázkový příklad Vypočtěte počáteční koncentraci při odstřelu zabírky v důlním díle profilu OO-O-10 (10,7m2). Při použití trhaviny Perunit 20 o celkové hmotnosti 35 kg se specifickým objemem Vo = 830 dm3/kg a vývinem % CO =7,8% a % NO2 = 0,004%. Předpokládáme, že povýbuchové zplodiny se rozšíří do vzdálenosti l=10 m od čelby.

ZÁVĚR Z výsledku vidíme, že koncentrace okamžitě po odstřelu je smrtelná (hranice je 0,42 %)‚ z čehož plyne nutnost čekací doby za kterou musíme větráním dosáhnout dovolené koncentrace. Toto vše plyne z normálního průběhu trhací práce. Pokud dojde k vyhoření nálože, pak se objem jedovatých zplodin zvyšuje a proto je nutno zdvojnásobit čekací dobu, jak předepisuje BP.

POUŽITÁ LITERATURA HORKÝ, Jiří a Robert KOŘÍNEK. Návody ke cvičením z předmětu trhací práce a rozpojování hornin. Vyd. 2. Ostrava: Ostrava: ES VŠB, 1981.