522

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Пермский национальный исследовательский политехнический университет»

Кафедра «Электрификация и автоматизация горных предприятий»

БЕЗОПАСНОСТЬ ВЕДЕНИЯ ГОРНЫХ РАБОТ И ГОРНОСПАСАТЕЛЬНОЕ ДЕЛО

Методические указания к практическим занятиям

Издательство Пермского национального исследовательского

политехнического университета

2014

Составители: М.Ю. Лискова, И.С. Наумов

УДК 622.867 (076.5) Б40

Рецензент канд. биол. наук, доц. Л.В. Плахова

(Пермский национальный исследовательский политехнический университет)

Безопасность ведения горных работ и горноспасательное Б40 дело : метод. указания к практ. занятиям / сост. М.Ю. Лискова, И.С. Наумов. − Пермь: Изд-во Перм. нац. исслед. политехн.

ун-та, 2014. – 57 с.

Приведены общие методические указания для практических занятий по дисциплине «Безопасность ведения горных работ и горноспасательное дело», список литературы, вопросы для самопроверки по отдельным темам.

Предназначено для студентов очной формы обучения специальности 140604.65 «Электропривод и автоматика промышленных установок и технологических комплексов».

УДК 622.867 (076.5)

© ПНИПУ, 2014

3

ВВЕДЕНИЕ

Вгорной промышленности состояние безопасности труда ивсей промышленной безопасности вызывает серьезную озабоченность. Общий уровень аварийности и производственного травматизма в отрасли остается недопустимо высоким, причем обусловлен он не только технологической спецификой горной промышленности, но и общими тенденциями и условиями. Аварии часто происходят из-за недопустимо изношенного оборудования, некачественного или несвоевременного выполненияработпо обслуживаниюиремонту.

Вряде случаев причинами аварий становятся непродуманные проектные и технические решения, крайне низкая технологическая

итрудовая дисциплина.

Одним из факторов, определяющих безопасность ведения подземных работ, с которым столкнулись горняки еще до начала нашей эры, была шахтная атмосфера. В данном методическом пособии описан контроль за рудничной атмосферой, способы отбора газовых проб и приборы для определения газов в рудничной атмосфере.

Значительное место в данном пособии отводится вопросам горноспасательного дела. Рассматриваются специальные аппараты, которые используются для выполнения аварийно-спасательных работ в атмосфере, непригодной для дыхания (при подземных пожарах, выбросах угля и газа, взрывах метана и т.д.): самоспасатели и респираторы. В работе также приводится план ликвидации аварий и способы оказания первой медицинской помощи.

Безопасность труда – это такие условия труда, при которых исключено воздействие на работающих опасных (вредных) производственных факторов.

Наиболее опасные аварии – взрывы метана, угольной и колчеданной пыли, подземные пожары, внезапные выбросы газа, угля и породы, горные удары, внезапные прорывы в горные выработки плывунов, подземных и поверхностных вод.

Горноспасательное дело – отрасль горного дела, разрабатывающая научную основу и осуществляющая комплекс организационных мероприятий по борьбе с авариями в шахтах.

4

1. КОНТРОЛЬ СОСТАВА РУДНИЧНОЙ АТМОСФЕРЫ. ПРИБОРЫ И УСТРОЙСТВА ОБНАРУЖЕНИЯ ЯДОВИТЫХ И ГОРЮЧИХ ГАЗОВ В РУДНИЧНОЙ АТМОСФЕРЕ

Контроль соответствия состава шахтного воздуха нормативам Правил безопасности [1] заключается в плановом отборе проб рудничного воздуха в установленных местах и последующем его химическом анализе. Кроме того, содержание различных газов в воздухе определяется повседневно с помощью переносных газоанализаторов.

Цель работы – изучение метода отбора проб рудничного воздуха и принципа работы газоанализаторов.

Методы отбора проб рудничного воздуха

Для профилактического контроля состава рудничной атмосферы обычно берут пробу воздуха на рабочем месте. Хотя эта проба и не будет отражать средний состав воздуха в выработке, однако она зафиксирует ту среду, в которой работает или придется работать человеку. Чаще всего рабочим местом является пространство на расстоянии 1–3 м от груди забоя, купол (забой) восстающих выработок в проходке и пр. Набор средней пробы на рабочем месте может быть осуществлен перемещением сосуда, в который набирается исследуемый воздух, или перемещением прибора зигзагообразно от почвы к кровле и обратно, как показано на рис. 1.1, а. Однако наиболее представительная проба может быть получена при перемещении сосуда по спирали (рис. 1.1, б). Объясняется это тем, что при зигзагообразном перемещении сосуда отдельные отрезки дуг в сумме всегда будут меньшей протяженности, чем дуга спирали (у потолочины или у почвы выработки). Это и обеспечивает более равномерное взятие пробы там, где состав рудничного воздуха оказывается наиболее неравномерным.

Для предотвращения попадания в пробу выдыхаемого воздуха пробоотборщик должен в процессе набора пробы становиться против вентиляционной струи и держать сосуд в вытянутой руке.

5

следует заполнять насыщенным раствором поваренной соли, который при наборе проб собирается в отдельную посуду для повторного использования. Заполнять сосуды, предназначенные для набора проб воздуха на углекислый газ, обычной водопроводной водой не рекомендуется, т.к. это приводит к появлению ошибки в анализе (в сторону небольшого занижения результатов) за счет растворения углекислого газа в капельках воды на стенках сосуда и в слое воды над пробкой.

Набор газовых проб продувкой заключается в том, что воз-

дух из сосуда принудительно вытесняется исследуемой пробой. Для набора проб чаще всего применяют сухие стеклянные пипетки с притертыми кранами с двух сторон или обычные бутылки. К обычным бутылкам изготавливают специальные пробки, через которые пропускают две трубки – длинную до дна и короткую до среза пробки (рис. 1.2, а). На месте набора пробы краны пипетки

Рис. 1.2. Сосуды для набора проб воздуха:

а – продувкой; б – вакуумно-химическим способом

7

или трубки бутылки открываются, и один из концов пипетки (или одна из трубок бутылки) подсоединяется к отсасывающему устройству (аспиратору, эжектору, насосу, груше). Для полного вытеснения находящегося в сосуде воздуха достаточно через него пропустить рудничный воздух в объеме, превышающем объем сосуда в 10– 12 раз. После набора пробы краны пипетки (трубки бутылки) закрываются, и сосуды с пробами доставляются в химическую лабораторию. Данныйметодможетбыть применен для любых газов.

Вакуумно-химический способ отбора проб заключается в том, что в сосуд или обычную бутылку, снабженную хорошо пригнанной резиновой пробкой 4 с отверстием, в которое вставляется прочная стеклянная трубочка 3, на наружный конец которой надевается резиновая трубка 2, закрывающаяся стеклянной палочкой 1 или металлическим зажимом наливается небольшой объем реагента 5, химически связывающего определенный газ (компонент). Из снаряженной бутылки откачивается воздух в лаборатории, и она выдается для набора проб пробоотборщику.

В месте отбора пробы пробоотборщик, держа сосуд в правой руке и пережав пальцами резиновую трубку, левой рукой достает из трубки стеклянную палочку. Постепенно разжимая резиновую трубку, набирает исследуемый воздух по сечению выработки. После набора пробы резиновая трубка закрывается стеклянной палочкой, и проба доставляется в лабораторию.

Вакуумно-химическим способом набирают пробы воздуха на такие газы, как окислы азота (оксид и диоксид), сероводород, сернистый газ, альдегиды и др. Этот способ незаменим в тех случаях, когда последующее определение поглощенного компонента выполняется каким-нибудь восприимчивым методом – калориметрическим, полярографическим, спектральным и т.д.

Метод закачивания в резиновые камеры заключается в том,

что в обычные резиновые волейбольные (футбольные) камеры с помощью насоса или резиновой груши закачивается исследуемый воздух. Отбор проб воздуха может быть произведен для всех газов, однако необходимо помнить, что такие газы, как водород и метан, диффундируют (проходят) через резину.

8

Газоанализаторы

Для определения состава рудничной атмосферы пользуются приборами, которые называются газоанализаторами. По принципу действия эти приборы контроля рудничной атмосферы делятся на

3группы:

1.Химические, основанные на определении химического состава реагирующих с газами веществ.

2.Физические, основанные на измерении отдельных физических констант рудничных газов (коэффициент преломления, диффузия, теплопроводность и т.д.).

3.Физико-химические (термохимические), основанные на измерении физических констант продуктов химических реакций.

Приборы 1-й группы (химические) не применяются для контроля содержания метана и водорода в связи с химической инертностью данных газов. В то же время приборы этой группы являются основными для определения содержания оксида углерода, сернистого газа, сероводорода, окислов азота, паров бензина, бензола

ит.д. Наибольшее распространение на шахтах и рудниках получили химические газоопределители типа ГХ, предназначенные для экспресс-анализа содержания ядовитых газов.

Прибор ГХ (газоопределитель химический, рис.1.3) состоит из сильфонного аспиратора АМ-5 и запаянных с двух сторон стеклянных индикаторных трубок. Аспиратор представляет собой резиновый мех, позволяющий за один полный ход протянуть через индикаторную трубку 100 мл воздуха.

Индикаторная стеклянная трубка заполнена реактивом, меняющим окраску при взаимодействии только с определенным газом, если тот содержится в протягиваемом через трубку воздухе.

Вместе отбора проб воздуха концы трубки отламываются, она вставляется в мундштук аспиратора (по стрелке, нанесенной на трубке) и производится полное сжатие меха. Под действием пружины, вмонтированной внутри меха, мех растягивается, протягивая по трубке воздух. Если после одного сжатия окраска реактива

не изменилась (при СО – светло-зеленая, при H2S – коричневая, при SO2 – темно-синяя) или она не достигла первого деления шка-

9

лы на трубке, то делается еще 9 качаний с перерывами в 3 с. Чем больше газа в воздухе, тем больше прореагировавшего с ним реактива, т.е. тем выше окрашенный в трубке столбик реактива. Количество газа в воздухе определяется высотой окрашенного в трубке столбика реактива и эталонной шкалой, прилагаемой к каждой партии индикаторных трубок.

Рис. 1.3. Газоанализатор химический ГХ-1

Газоопределители химические ГХ-М (рис. 1.4) предназначены для экспресс-определения содержания газовых компонентов в рудничном воздухе непосредственно в горных выработках шахт и применяются для контроля за составом газовой среды и относительной влажности рудничного воздуха при ведении горных и горноспасательных работ с цельюобеспечения безопасных условийтруда.

Газоопределители могут быть использованы для обнаружения эндогенных пожаров на ранней стадии их возникновения, контроля проветривания горных выработок после взрывных работ, при разведке пожара; для контроля качества изоляции отработанных и пожарных участков, определения продолжительности пребывания горноспасателей в условиях повышенной влажности и температуры и в других случаях.

10