Bụi than là những hạt than có kích thƣớc dƣới 500µm có thể bay lơ lửng trong không khí trong một khoảng thời gian nhất định [34].
Tƣơng tự nhƣ khí cháy, bụi than chỉ cháy nổ đƣợc khi có thêm hai yếu tố: - Chất oxy hóa (không khí);
- Nguồn năng lƣợng kích thích (mồi lửa). Khả năng cháy nổ của bụi than phụ thuộc vào: - Độ xáo trộn của bụi than.
- Nồng độ bụi than.
- Kích thƣớc các hạt bụi than.
Bụi than có khối lƣợng riêng lớn hơn nhiều so với không khí nên thông thƣờng bụi than thƣờng lắng xuống nhờ lực trọng trƣờng. Bụi than chỉ nổ khi tạo đƣợc độ xáo trộn nhất định trong không khí để tăng khả năng tiếp xúc với oxy. Trong quá trình làm việc, sự di chuyển của ngƣời và thiết bị trong hầm lò góp phần xáo trộn bụi than trong không gian mỏ.
Các kết quả nghiên cứu cho thấy bụi than nổ khi nồng độ trong hỗn hợp nằm trong giới hạn ghi trong bảng 3 [3]. Áp suất lớn nhất của bụi than khi nổ pmax thiết lập ở một nồng độ trung gian CPmax.
Bảng 3. Nồng độ dễ nổ của bụi than
Loại bụi than Cmin, kg/m3 CPmax, kg/m3 Cmax, kg/m3 pmax, MPa
Than đá 0,32-0,47 1,2-2,0 3-4 0,13-0,17
Than nâu 0,21-0,25 1,7-2,0 5-6 0,31-0,33
Than bùn 0,16-0,18 1,0-2,0 13-16 0,31-0,33
Kích thƣớc các phần tử bụi than lớn hơn nhiều so với hỗn hợp khí trong hầm lò nên khả năng tiếp xúc với oxy giảm. Bản thân các hạt bụi than trong hầm lò có kích
31
thƣớc không đồng đều. Để bụi than có thể nổ đƣợc thì các hạt bụi than phải đủ mịn để tăng khả năng tiếp xúc với oxy, nghĩa là kích thƣớc của bụi than nhỏ hơn giá trị giới hạn là 40µm (giá trị giới hạn này đƣợc xác định bằng thực nghiệm) [4].
Khi lƣợng bụi tinh trong hầm lò vƣợt giới hạn dƣới thì khả năng nổ có thể xảy ra (khi đủ các yếu tố cần) và chúng khiến cho những hạt bụi lớn dễ cháy nổ hơn vì năng lƣợng kích thích do chúng sinh ra tăng lên đạt ngƣỡng của những hạt bụi lớn.
Sự di chuyển của ngƣời và thiết bị trong hầm lò không những xáo trộn bụi than trong không gian mỏ mà còn làm các hạt bụi cọ xát vào nhau và cọ xát với những vật thể di chuyển trong hầm lò. Điều này góp phần làm kích thƣớc các hạt bụi giảm dần và khả năng cháy nổ bụi cũng tăng lên.
Hạt bụi than dễ cháy nổ nhất là những hạt bụi có kích thƣớc nhƣ trong bảng 4. Bảng 4. Kích thƣớc bụi than dễ cháy nổ nhất trong hỗn hợp với không khí [3]
TT Loại bụi than Kích thƣớc, mm 1 Than bùn, than phiến < 0,2
2 Than nâu < 0,15
3 Than đá < 0,12
Ngoài các yếu tố nêu trên, diễn biến nổ bụi than cũng phụ thuộc vào thể tích không gian xảy ra cháy nổ, sự phụ thuộc này cũng tuân theo định luật khối lập phƣơng:
(
)