Analiza szybkości reakcji utleniania 955-elementowej próby węgli kamiennych z uwzględnieniem zagrożenia pożarowego

W artykule przedstawiono analizę przebiegu szybkości reakcji utleniania dla próby węgla złożonej z 955 elementów (węgli kamiennych pobranych z polskich kopalń), którą odniesiono do pożarów endogenicznych zaistniałych w podziemnych kopalniach węgla kamiennego. Wykazano, że szybkość reakcji utleniania węgli o małych wartościach współczynnika ko i energii aktywacji E wraz ze wzrostem temperatury zrównuje się z szybkością reakcji utleniania węgli, które mają duże wartości współczynnika ko i energii aktywacji E. Zjawisko to zaobserwowano w wąskim przedziale temperatury, który wynosi od 261°C do 333°C, średnio 297°C. Temperaturę tę nazwano temperaturą wyrównania szybkości reakcji dla węgli, zaś wyznaczony przedział, przedziałem temperatury wyrównania. Zaobserwowane zachowanie dowodzi, że węgle o wysokiej wartości energii aktywacji stwarzają niewielkie zagrożenie pożarowe w niskiej temperaturze (poniżej temperatury krytycznej), które wraz ze wzrostem temperatury szybko się zwiększa i jest trudne do opanowania. Natomiast węgle o niskich wartościach energii aktywacji zachowują się odwrotnie, w początkowym stadium zagrożenia pożarowego stwarzają większe problemy, zaś powstałe z nich pożary mają łagodniejszy przebieg. Analiza pożarów endogenicznych zaistniałych w kopalniach wykazała, że najwyższą możliwość wystąpienia pożarów endogenicznych obserwujemy w przedziale energii aktywacji 60 000-65 000 J/mol.

This paper presents an analysis of the oxidation reaction rates for a collection of coal samples consisting of 955 elements (coals) with reference to the endogenous fires occurring in underground coal mines. It has been shown that the rate of oxidation of coals with a low ko coefficient and activation energy E with the increase of temperature equals the rate of oxidation of coals of large values of ko coefficient and the activation energy E. This phenomenon has been observed in a narrow temperature range, which is from 261°C to 333°C, with the average of 297°C. This temperature has been called the compensation temperature of reaction rate for coals while the designated range is referred to as the range of temperature alignment. The observed behavior proves that coals with high activation energy value generate low fire hazard at low temperature (below the critical temperature), however, the fire hazard increases rapidly and is difficult to control with the increase of the temperature. Meanwhile, the coals with low values of activation energy behave inversely, generating greater problems in the initial stages of the fire hazard, but the fires that they cause are milder. The analysis of endogenous fires that occurred in the coal mines has shown that the highest possibility of endogenous fires was observed between the activation energy of 60 000-65 000 J/mol.