Көмір шахталарындағы қауіпті газ (Qómir shaxtalaryndağı qauipti gaz)

Кіріспе

Көмір шахталарында кездесетін жанғыш газ

Көмір газ – көмір шахталарында кездесетін кез келген жанғыш газ, әдетте көмір қабатындағы метан. Ол көбінесе көмір битумды болатын аймақтарда кездеседі. Газ көмірдің және оған жақын қабаттардың қуыстарында жиналады, ал оларға енген кезде газдың шығуы жарылысқа алып келуі мүмкін. Тарихи тұрғыдан, егер мұндай қуысқа жоғары қысым түсірілсе, оны "жаман газдың қалтасы" деп атаған.

Атауы

Ылғал – Ұлыбритания және Солтүстік Америкадағы көмір шахталарында табылған ауа емес газдардың барлығын білдіретін жалпы атау.

Кен орындарында өлім-жітімге ықпал ету

Өрттік газ 4% пен 16% арасындағы концентрацияда жарылғыш болып табылады, көптеген жарылыстар шамамен 10% концентрацияда орын алады. Георди және Дейви шамдары ойдағыдай жұмыс істегенге дейін көмір шахталарында көптеген өлім-жітім жағдайлары тіркелді. Қауіпсіздік шамдары кеңінен қолданысқа енгеннен кейін де, пиритпен ластанған көмірді металл құралдармен соққанда пайда болатын ұшқындардан өрт шығуы мүмкін еді. Ауада көмір шаңының болуы өрттік газбен жарылу қаупін арттырады және өрттік газдың болмауына қарамастан жарылыстарға себеп болуы мүмкін. Англиядағы Тайнсайд көмір кеніштерінде пиритпен ластанған битумдық көмірдің қауіпті қоспасы болды, өрттік газ жарылысынан туған апаттарда көптеген адам қаза тапты, соның ішінде 1835 жылы Уолсендте 102 адам мерт болды. Ал 1733 жылы Джеймс Лоутер Уайтхейвенге жақын Салтомдағы жаңа шахта құрылысы кезінде қара тас қабатын бұзу арқылы үлкен шығарылым болғанын хабарлады. Оны шаммен тұтандырғанда, ол "жарты метр диаметрінде және шамамен екі метр биіктігінде" тұрақты жалынды берді. Жалын сөндіріліп, қара тас арқылы тереңірек өтегеннен кейін, газды қайта тұтандыру бір метр диаметрінде және үш метр биіктігінде үлкен жалынды тудырды, оны сөндіру қиынға түсті. Бұл құрылғы шахтадан бөлініп, жер бетіне құбырлар арқылы жіберілді, онда екі жарым жылдан кейін де бұрынғыдай жылдам жұмыс істеп, бірнеше секунд ішінде үлкен қапты толтырды. Қоғам мүшелері сэр Джеймс Феллоны сайлады, бірақ ол ешқандай шешім таба алмады және қағаздың авторы Карлайл Спэддингтің (кейін дұрыс емес деп табылған) "Бұл бу немесе ылғалды ауа тек жалынмен ғана тұтанады; ұшқындар оған әсер етпейді, сондықтан осы ылғалдан зардап шеккен жерлерде шақыр тас пен болатты жиі қолданады, бұл жарқыраған жарық береді, ол қиын жағдайларда жұмысшыларға үлкен көмек болады" деген тұжырымын жақсарта алмады. Өрттік газ мәселесіне қарсы күресте үлкен қадам жасалды, өйткені жарықтандыруды қамтамасыз ететін, бірақ өрттік газды тұтандыруға қабілетсіз қауіпсіздік шамдарын Джордж Стивенсон мен Хамфри Дейви ұсынды, бұл 1812 жылғы 25 мамырда Ньюкасл-апон-Тайн маңындағы Феллинг кенішіндегі апатқа жауап ретінде жасалды, нәтижесінде 92 адам қаза тапты. Дейви мыс тормен тәжірибе жүргізіп, жалынның марлядан өтуіне жол бермейтін ең үлкен аралықты және сымның оптималдық қалыңдығын анықтады. Егер ашық жалын мұндай марлямен толық қоршалған болса, метан шамға кіріп, жалыннан жоғары қауіпсіз күюі мүмкін еді. Стивенсонның шамдары ("Георди шамдары") басқа принцип бойынша жұмыс істеді: жалын шынымен қоршалған; жалынға ауаның кіруі жеткілікті тар түтікшелер арқылы болды, сондықтан жалын кіріс өрттік газға кері қайта күймейді және шығарылатын газдардағы оттегі мөлшері жалынды қоршаған атмосфераға жетуіне жеткіліксіз болды. Екі принцип те қауіпсіздік шамдарының кейінгі нұсқаларында біріктірілді. Қауіпсіздік шамдары кеңінен қолданысқа енгеннен кейін де жарылыстар болды, өйткені алғашқы шамдар әлсіз және оңай зақымдалады. Мысалы, Дейви шамның темір торы қауіпсіз емес болу үшін тек бір сымды жоғалтуы керек еді. Жарық та өте нашар болды (жарықсыз жалынмен салыстырғанда) және негізгі конструкцияны жақсартуға үнемі тырысылып отырды. Жалын қауіпсіздігі шамның метанды жандыру конусының биіктігін жергілікті атмосферадағы газдың концентрациясын бағалау үшін пайдалануға болады. 1890 жылдарға дейін ғана шахталарда қауіпсіз және сенімді электр шамдары қолжетімді болды. Өрттік газды анықтау үшін сыбызғыны 1913 жылы Фриц Хабер ойлап тапты, бірақ жұмыс істеп тұрған шахтада калибрлеу іс жүзінде мүмкін емес болып шықты.

Firedamp is explosive at concentrations between 4% and 16%, with most explosions occurring at around 10%. It caused many deaths in coal mines before the invention of the Geordie lamp and Davy lamp. Even after the safety lamps were brought into common use, firedamp explosions could still be caused by sparks produced when coal contaminated with pyrites was struck with metal tools. The presence of coal dust in the air increased the risk of explosion with firedamp and could cause explosions even in the absence of firedamp. The Tyneside coal mines in England had the deadly combination of bituminous coal contaminated with pyrites and there was a great number of deaths in accidents caused by firedamp explosions, including 102 dead at Wallsend in 1835. and in 1733 James Lowther reported that as a shaft was being sunk for a new pit at Saltom near Whitehaven there had been a major release when a layer of black stone had been broken through into a coal seam. Ignited with a candle, it had given a steady flame "about half a Yard in Diameter, and near two Yards high". The flame being extinguished and a wider penetration through the black stone made, reigniting of the gas gave a bigger flame, a yard in diameter and about three yards high, which was extinguished only with difficulty. The blower was panelled off from the shaft and piped to the surface, where more than two and a half years later it continued as fast as ever, filling a large bladder in a few seconds. The society members elected Sir James Fellow but were unable to come up with any solution nor improve on the assertion (eventually found to be incorrect) of Carlisle Spedding, the author of the paper, that "this sort of Vapour, or damp Air, will not take Fire except by Flame; Sparks do not affect it, and for that Reason it is frequent to use Flint and Steel in Places affected with this sort of Damp, which will give a glimmering Light, that is a great Help to the Workmen in difficult Cases." A great step forward in countering the problem of firedamp came when safety lamps, intended to provide illumination whilst being incapable of igniting firedamp, were proposed by both George Stephenson and Humphry Davy in response to accidents such as the Felling mine disaster near Newcastle upon Tyne, which killed 92 people on 25 May 1812. Davy experimented with brass gauze, determining the maximum size of the gaps and the optimum wire thickness to prevent a flame passing through the gauze. If a naked flame was thus enclosed totally by such a gauze, then methane could pass into the lamp and burn safely above the flame. Stephenson's lamp (the "Geordie lamp") worked on a different principle: the flame was enclosed by glass; air access to the flame was through tubes sufficiently narrow that the flame could not burn back in incoming firedamp and the exiting gases were too low in oxygen to allow the enclosed flame to reach the surrounding atmosphere. Both principles were combined in later versions of safety lamps. Even after the widespread introduction of the safety lamp, explosions continued because the early lamps were fragile and easily damaged. For example the iron gauze on a Davy lamp needed to lose only one wire to become unsafe. The light was also very poor (compared with a naked flame) and there were continuous attempts to improve the basic design. The height of the cone of burning methane in a flame safety lamp can be used to estimate the concentration of the gas in the local atmosphere. It was not until the 1890s that safe and reliable electric lamps became available in collieries. The Firedamp whistle was developed by Fritz Haber in 1913, as a prophylactic indicator of firedamp, but calibration in a working colliery ultimately proved impractical.