3 Краткая характеристика приборов и аппаратуры систем автоматического контроля рудничной атмосферы в подземных выработках газовых шахт

3.1 Переносные приборы эпизодического действия контроля содержания метана

Переносними приборами эпизодического действия являются шахтные интерферометры типа ШИ 3, ШИ 5, ШИ 10. Например, интерферометр шахтный типа ШИ-10 представляет собой переносной прибор, который предназначен для определения концентрации метана и углекислого газа в рудничном воздухе действующих проветриваемых горных выработок шахт. Прибором могут пользоваться вентиляционный надзор шахт и работники добычных участков для контроля рудничной атмосферы. Пределы измеряемых концентраций:

- метана от 0 до 6 %

- углекислого газа от 0 до 6 %

- погрешность прибора ±0,2 %.

Действие прибора основано на измерении смещения интерференционной картины, происходящего вследствие изменения состава исследуемого рудничного воздуха, который находится на пути одного из двух лучей, способных интерферировать. Величина смещения пропорциональна разности между показателями преломления света исследуемой газовой смеси и атмосферного воздуха. При определении содержания метана распределительный кран ставится в положение «СН4». Для определения содержания углекислого газа в рудничном воздухе необходимо вначале сделать определение концентрации метана указанным выше способом. Затем распределительный кран ставится в положение «СО2» и производится прокачивание рудничного воздуха в прибор путём трёх сжатий резиновой груши.

3.2 Переносные автоматические приборы контроля содержания метана

К переносным автоматическим приборам контроля содержания метана в подземных выработках относятся, например:

- анализатор метана переносной СИГНАЛ.5, который предназначен для непрерывного измерения объемной доли метана с цифровой индикацией показаний и выдачи звуковых сигналов при достижении заданных значений концентрации метана (продукция НПО «Красный Металлист»);

- сигнализатор метана, совмещенный с головным светильником СМГ.1, который предназначен для непрерывного индивидуального автоматического контроля объемной доли метана в атмосфере горных выработок в диапазоне от 0 до 100% об. доли и выдачи световой сигнализации путем мигания лампы светильника при достижении предельно допустимого значения объемной доли метана и освещения рабочего места в выработках шахт (продукция НПО «Красный Металлист»);

- сигнализатор метана СМС10, СМС5М3, СМС5М2 и СМС5М1, предназначенные для беспрерывного индивидуального автоматического контроля объемной доли метана в атмосфере горных выработок в шахтах, опасных по газу и пыли любой категории, выдачи световой сигнализации при превышении двух заданных порогов и индивидуального освещения рабочего места ( продукция ООО «НПО «Свет шахтера»);

- сигнализатор метана цифровой СМЦ, предназначенный для непрерывного автоматического измерения объемной доли метана в рудничном воздухе, представления текущего значения концентрации на светодиодном цифровом индикаторе и выдачи светового и звукового сигнала при достижении предельно допустимых значений объемной доли метана ( продукция ООО «Прокопьевский Завод Светотехника», г. Прокопьевск, Россия).

Для непрерывного измерения объемной доли оксида углерода существует датчик типа СДОУ 01 Датчик может применяться для раннего обнаружения эндогенных и экзогенных самовозгораний угля и возгорания технологического оборудования, в том числе конвейерных лент. СДОУ 01 используется в составе стационарных систем аэрогазового контроля и других измерительных и информационно-управляющих систем. СДОУ 01 может подключаться к аппаратуре аэрогазового контроля «Метан». СДОУ 01 может использоваться как самостоятельное измерительное устройство.

3.3 Вмонтированные автоматические приборы контроля содержания

метана

Для контроля содержания метана возле проходческих, выемочных комбайнов и врубовых машин используются вмонтированные автоматические приборы - метан-реле ТМРК-3.1М и метан-реле шахтные быстродействующие типа МРШ.1.1 и МРШ.1.2.

Метан-реле для забойных машин ТМРК-3.1 М предназначены для выдачи предупредительной сигнализации и отключения электроэнергии, подаваемой на забойную машину, при достижении в забое заданных уровней объемной доли метана.

Метан-реле шахтные быстродействующие типа МРШ.1.1 и МРШ.1.2. предназначены для автоматического контроля содержания метана в атмосфере горных выработок, включения сигнализации о достижении пороговых значений объёмной доли метана или скорости ее нарастания и выдачи сигнала на отключение электроэнергии оборудования, на котором они установлены (угольные комбайны, электровозы и др.) и могут использоваться для работы на угольных шахтах и горнорудных предприятиях, опасных по газу и пыли. Метан-реле выпускаются в следующих модификациях:

- МРШ.1.1 - для установки на шахтных электровозах, проходческих комбайнах и др. оборудовании;

- МРШ.1.2 - для установки на очистных комбайнах, проходческих комбайнах и др. оборудовании.

3.4 Анализаторы метана

Для непрерывного местного контроля метана, выдачи сигнала на автоматическое отключение электрической энергии на электрооборудование контролируемого производственного участка при достижении предельно допустимой объемной доли метана применяются анализаторы метана. Срабатывание исполнительных блоков анализаторов метана осуществляется с выдержкой времени от 10 до 30 мин, если концентрация метана составляет от 1 до 1,3 уставки срабатывания. Если в течение заданной выдержки времени содержание метана уменьшиться и станет меньше уставки, отключения системы электроснабжения контролируемого объекта не произойдет. Однако, если концентрация метана превысит 1,3 уставки срабатывания, сигнал на снятие напряжение с контролируемого объекта будет подан сразу, без выдержки времени. Такой принцип работы исполнительных блоков анализаторов метана позволяет избежать отключения питания контролируемого объекта при случайных, кратковременных превышениях концентрации метана. Также анализаторы формируют сигнал для передачи информации на поверхность шахты для отображения на средствах индикации оператора АГЗ.

Наиболее широко на шахтах используются анализаторы метана типа АТ1.1, АТ3.1, АТБ (продукция НПО «Красный Металлист»).

Анализатор метана АТ1-1 используется для контроля метана в одной точке горной выработки (один датчик метана). Анализаторы метана АТ-1-1 существуют в двух вариантах: первый – с использованием датчика метана ДМТ - 4 и аппарата сигнализации АС.5; второй, – с использованием датчика метана выносного ДМВ с преобразователем параметров измерительным ППИ и аппаратом сигнализации АС.8.

Анализатор метана АТ3-1 используется для контроля метана в трех точках горной выработки (три датчик метана). Анализаторы метана АТ-3-1 также существуют в двух вариантах: первый – с использованием датчика метана ДМТ -4 и аппарата сигнализации АС.6; второй – с использованием датчика метана выносного ДМВ с преобразователем параметров измерительным ППИ и аппаратом сигнализации АС.9.

Анализатор метана АТБ используется для контроля метана в двух точках горной выработки (два датчика метана). Основным отличием анализаторов типа АТБ от анализаторов типа АТ является то, что наряду с контролем объемной доли метана_, анализаторы АТБ определяют и скорость ее нарастания в горных выработках шахт.

Анализаторы метана размещается в горных выработках производственных участков в соответствии с проектами по оборудованию и эксплуатации систем аэрогазового контроля, которые не реже одного раза в три года, а для шахт, опасных по внезапным выбросам – ежегодно, должны согласовываться в МакНИИ.

Для примера, на рисунке 1 показано размещение анализаторов метана на участке, разрабатывающий пологие или наклонный пласт при сплошной системе разработки..Датчики метана Д_1к и Д₂ контролируют исходящие струи участка и лавы и при дости­жении предельно допустимой концентрации метана (СН₄) подают команду на отключение электроснабжения лавы.

Рисунок 1 - Схема размещения анализаторов метана при сплошной системе разработке пологих и наклонных шахтных пластов

Датчик Д₄ контролирует исходящую струю подготовительной выработки и при достижении предельно допустимой концентрации СН₄ подает команду на сня­тие напряжения с электрооборудования подготовительной выработки.

Датчик Д₃ контролирует содержание метана в призабойном пространстве тупика и воздействует через аппарат сигнализа­ции АС на общий ввод подготовительной выработки. Датчик Д₅, который устанавливается между распредпунктом (РПП) и лавой на расстоянии не более 50 м от лавы, защищает РПП на случай прорыва газа при внезапном выбросе. Аппарат сигнализации этого комплекта устанавливается на участковой подземной подстанции и при срабатывании датчика Д₅ отключает напряжение с РПП, оставляя включенным датчик Д₅. Если разрабатываемый пласт не опасный по выбросам, датчик Д₅ не устанавливается.

3.5 Комплектная аппаратура аэрогазового контроля

Для непрерывного централизованного слежения за параметрами рудничной атмосферы (концентрация газов, скорость движения воздуха, температура, давление, влажность) в целях текущего (оперативного) обнаружения природных и техногенных опасностей, влияющих прямо или косвенно на состояние рудничной атмосферы и принятие своевременных мер по обеспечению безопасности труда путем нормализации параметров рудничной атмосферы или прекращения горных работ разработана комплектная аппаратура аэрогазового контроля.       К такой аппаратуре, применяемой в настоящее время на щахтах, относится:

• многофункциональная комплексная аппаратура — комплекс «Метан»;

• комплекс аэрогазовый информационный КАГИ;

• подсистема контроля параметров окружаю­щей среды шахты системы УТАС.

Известны также ряд современных разработок, демонстрирующихся на выставке Уголь 2012. Например, система мониторинга параметров рудничной атмосферы типа SMP-NT/A, которая разработана компанией «Дейта Экспресс» (г. Донецк).