Аэрология горных предприятий

•датчиктемпературы;

•искробезопасноеогнестойкоевзрывозащищенноеисполнение;

•влагонепроницаемоеисполнение;

•регистрацияданныхза180 дн.;

•времянепрерывнойработыпорядка12 ч;

•визуальнаясигнализацияна360o.

Вопросыдля самоподготовки

1.Скакойцельюотбираютсяпробывоздуха?

2.Каковыспособыотборапробрудничного воздуха?

3.«Мокрый» способ отбора проб. Для определения каких газов применяетсяэтотметод?

4.Вакуумно-химическийспособотборапроб.

5.Отбор проб способом продувки и накачивания в резиновые ка-

меры.

6.Химический прибор контроля состава рудничной атмосферы. Какиегазыопределяютсяэтимприбором?

7.Принцип работы прибора ГИК-1. Какие газы определяются этим прибором?

8.Принцип работы термокаталитического датчика метана ДМТ-2.

9.Каковыособенностисовременныхгазоанализаторов?

22

2. ВОЗДУШНО-ДЕПРЕССИОННАЯ СЪЕМКА РУДНИКОВ И ШАХТ

Цель работы – ознакомление с методикой проведения воздушнодепрессионных съемок и основными методами анализа состояния распределениядепрессии.

По мере отработки шахтных полей изменяются параметры горных выработок шахт и рудников (длина, поперечное сечение выработок, вид крепи при ее замене и т.д.). Это приводит к изменению сопротивлений выработок. Кроме этого изменяются и схемы вентиляции: усложняются при развитии горных работ или упрощаются при доработке шахтного поля. Все это влечет за собой следующие изменения режима вентиляции:

1)за счет увеличения общего сопротивления рудника или шахты уменьшаетсяпоступлениевних воздушныхмасс;

2)нарушается воздухораспределение между объектами проветривания (забоями, добычными участками, камерами служебного назначения и т.д.), т.е. появляются избыток воздуха на одних участках и нехваткаегонадругих.

Чтобы оперативно управлять вентиляцией, необходимо знать истинное положение вещей в проветривании рудника или шахты и намечающиеся изменения в режиме проветривания. Это можно узнать только с помощью воздушно-депрессионных съемок, которые согласно Единым правилам безопасности (ЕПБ) [3] должны проводиться не реже одного раза в три года, а на труднопроветриваемых шахтах – не режеодногоразавгод.

Воздушно-депрессионныесъемкипроводятсявдваэтапа.

На первом замеряются скорость и расход воздуха, проходящего по выработкамичерезканалывентиляторов(воздушнаясъемка).

Воздушная съемка – комплекс работ по определению характера распределения воздуха в выработках шахты (или ее части). Воздушная съемка заключается в измерениях скорости движения воздуха и площади поперечного сечения выработок с последующим вычислением расхода воздуха и составлением его баланса. Для повышения точности

23

воздушной съемки дополнительно измеряют давление и температуру воздуха. Пункты замеров при воздушной съемке выбирают с таким расчетом, чтобы определить расходы поступающего и исходящего воздуха для шахты в целом и отдельных объектов проветривания (участков, очистных и подготовительных выработок, камер, пластов, крыльев ит.п.), атакжеутечкивоздуха.

При составлении баланса общий расход воздуха, поступающего

вшахту, должен совпадать с суммой расходов воздуха в отдельных вентиляционных струях. Практически между ними возникает разница, величина которой может быть уменьшена за счет сокращения продолжительности воздушной съемки, выполнения одновременных замеров и приведения расходов воздуха к единым условиям температуры и давления. Общая величина невязки распределяется по отдельным вентиляционным струям пропорционально расходу проходящего воздуха. Воздушная съемка – составная часть депрессионной съемки и газовой съемки.

На втором этапе съемки замеряются падение общерудничной депрессии в горных выработках и параметры работы главных вентиляторных установок. В результате этих замеров получают значения падения депрессии в отдельных выработках или даже в крупных участках, состоящих из соединений нескольких выработок. По этим данным вентиляционная служба рудника судит о величине аэродинамического сопротивления выработок или отдельных участков вентиляционной сети, выявляет «узкие» места в вентиляционной схеме шахты или рудника, принимает правильные решения при организации распределения воздуха по выработкам. Этот второй этап называется депрессионной съемкой.

Депрессионная съемка – взаимосвязанные в пространстве и времени измерения депрессии выработок шахтной вентиляционной сети. Заключается в последовательном определении абсолютных давлений

вначале и конце каждой выработки, участка (барометрами, баронивелирами), разности давлений между началом и концом каждой выработки (микробарометрами) или в измерении разности между некоторым начальным давлением и давлениями в замерных пунктах (депримометрами).

24

Депрессионная съемка выполняется по маршрутам, соединяющим начало и конец участка, или по всей вентиляционной сети шахты. Основной маршрут депрессионной съемки — по струе наибольшего сопротивления(безрегуляторов).

По характеру выполнения депрессионная съемка бывает детальной

иупрощенной. При детальной депрессионной съемке производятся измерения депрессии всех выработок, вентиляционных сооружений, местных сопротивлений и т.п., при упрощенной — депрессии отдельных групп выработок. Возможны их комбинации. Данные депрессионной съемки — основа для определения аэродинамического сопротивления выработок и совершенствования вентиляции шахт. Совместно с депрессионной съемкой обычно производят воздушные съемки шахт (участка) с целью выявления распределения воздуха по шахте (участку), установленияместивеличиныегоутечек.

Газовая съемка – комплекс работ по установлению распределения газаввыработкахшахты.

Цель газовой съемки – определение абсолютной газообильности горных выработок, неравномерности газовыделения, газового баланса выемочных участков, крыльев, горизонтов и шахты в целом. Операции газовой съемки включают измерение в определенных пунктах шахтной вентиляционной сети, средней по сечению, концентрации газа и скорости движения воздуха, площади поперечного сечения выработок. Схема расположения замерных пунктов при газовой съемке обеспечивает определение абсолютной газообильности отдельных выработок. Газовая съемка в пределах шахтопласта производится: в выработках выемочных участков, в обособленно проветриваемых подготовительных выработках, в выработках с исходящими вентиляционными струями за пределами участков. Период проведения газовой съемки должен отличаться стабильностью процессов выемки угля, работы вентиляторных

идегазационныхустановок.

Данные газовой съемки используются для анализа состояния проветривания, расчета вентиляции, определения целесообразности применения дегазации, способов борьбы с метаном. Результаты газовой съемки – исходный материал для разработки проекта реконструкции вентиляциишахт.

25

При выполнении воздушно-депрессионной и температурнобарометрической съемок рудник делят на отдельные маршруты (вентиляционные участки), в которых определяют (устанавливают) замерные станции (з/с). Маршруты выбирают таким образом, чтобы они пересекались, и точки пересечения становились контрольными замерными станциями. Таким образом, при съемке очередного маршрута общая замерная станция служит контролем. По результатам замера в данной станции контролируется состояние вентиляционной системы и сравнивается (оценивается) существующий режим работы главной вентиляторной установки (ГВУ) с предыдущим, чтобы сделать вывод о том, что в период проведения съемок режим работы ГВУ был постоянен (стабилен).

Натурные измерения, которые проводятся в шахте, выполняются в разное время в течение длительного периода времени. Использование всех данных измерений для проведения анализа вентиляционной обстановки в руднике может быть возможным только после приведения этих данных к стандартным условиям – атмосферному давлению (760 мм рт. ст.) и температуре воздуха (+20 оС). Для приведения измерений к стандартным условиям кроме средней скорости движения воздушной струи в каждой выработке измеряется также абсолютное атмосферное давление в месте измерения скорости (в замерной станции) и температура воздуха по «сухому» и «мокрому» термометрам психрометра.

Вопросыдля самоподготовки

1.С какой целью и в какие сроки проводятся воздушнодепрессионныесъемки?

2.Каковпорядокпроведения воздушно-депрессионнойсъемки?

3.Какиеэтапывходятвсоставвоздушно-депрессионнойсъемки?

4.Чтотакоевоздушнаясъемка?

5.Чтотакоедепрессионнаясъемка?

6.Чтотакоегазоваясъемка?

26

3. ИЗМЕРЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ВЕНТИЛЯЦИИ

Цель работы – ознакомление с приборами и методами измерения основных аэродинамических параметров воздушных потоков (падения давления, скорости и объема воздуха) в рудничных вентиляционных сетях.

3.1. Общие принципы измерения давления

Для движущегося воздуха справедлив закон Паскаля, согласно которому статическое давление в равной степени действует на все плоскости в потоке, включая боковые стенки воздуховодов и поверхности тел. Динамическое (скоростное) давление действует лишь на поверхности, на которые воздушный поток набегает и которые располагаются поперек потока (перпендикулярно или под каким-либо углом к нему). Способы измерения и конструкции приемников давления зависят от того, как это давление передается от потока к прибору. Рассмотрим подробнее воздействия давлений (рис. 3.1).

Пусть в некоторой емкости (рис. 3.1, а) воздух находится под давлением Р, которое больше атмосферного, т.е. Р > Ратм. Согласно закону Паскаля на стенки емкости так же, как и на поверхности пластин I и II, будет действовать одинаковое давление Р. Если емкость соединить с U-образным манометром так, как показано на рис. 3.1, а, то на одно колено будет действовать давление Р, на другое открытое колено Ратм, и уровни жидкости установятся на разных высотах. Расстояние между уровнями жидкости в трубках манометра покажет перепад между давлением внутри объема и атмосферным.

Если емкость открыть (рис. 3.1, б), то воздух, расширяясь под действием давления Р, начнет перетекать в атмосферу, где давление меньше. Следовательно, причиной движения воздуха будет все тот же перепад давления. Назовем этот перепад статическим давлением hст.

27

Трубка имеет центральное отверстие 1, соединенное со штуцером 2 и ориентируемое в потоке воздуха так, что оно располагается навстречу потоку, а поэтому воспринимает одновременно давление Р и скоростной напор hск. Таким образом, через отверстие 1 воспринимается полное давление, которое по полой внутренней трубке передается штуцеру 2. Этот штуцер маркируется знаком «+». Кроме того, на боковой поверх-

ности наконечника трубки имеются Рис. 3.2. Трубка Пито отверстия 3, соединенные наружной

полой трубкой со штуцером 4, который обозначен знаком «–». Отверстия 3 располагаются параллельно

потоку, а поэтому воспринимают и передают по наружной трубке штуцеру 4 только давление Р.

Соединим минус трубки Пито, помещенной в поток воздуха, с U- образным манометром так, как показано на рис. 3.3, а. Если давление Р внутри воздуховода больше атмосферного Ратм , то уровень жидкости в левом открытом колене установится выше уровня в правом на измеренную величину hизм, т.е. манометр покажет статический перепад давлений:

Соединим плюс трубки Пито с манометром так, как показано на рис. 3.3, б. Тогда на левое колено будет действовать давление Рп = Р +

+hск, а на правое открытое – атмосферное давление Ратм. Измеренная U-образным манометром величина составит Р + hск – Ратм = (Р – Ратм) +

+hск = hст + hск. Заменим обозначение полного давления Рп общепри-

нятым в рудничной вентиляции hп, тогда будем иметь:

29