книги из ГПНТБ / Рудничная вентиляция учебное пособие для студентов горных вузов и факультетов канд. техн. наук М. Н. Бодягин.1960 - 23 Мб

Счетный способ рекомендуется использовать как дополнение- к весовому, а также при исследовательских работах по испыта­ нию контрольной пылевой аппаратуры.

Сущность весового способа определения запылен­ ности воздуха состоит в фильтрации исследуемого воздуха через фильтр с последующим весовым определением количества за­ держанной фильтром пыли, Зная объем протянутого через--

фильтр воздуха и осевшей на фильтр пыли, определяют ее концентрацию в 1 м3 ис­ следуемого воздуха.

Принципиальная схема взятия пробы по этому ме­ тоду показана на рис. 30.

При помощи эжектора 1

или иного прибора воздух просасывается через пыле­ вую трубку — аллонж 2.

сти набивки аллонж просушивают при температуре 105° (в тече­ ние 5—6 час.), доводя его до постоянного веса, а затем охлаж­ дают в эксикаторе.

Бумажный фильтр вкладывается в металлический аллонж. Бумажный фильтр доводится до постоянного веса путем сушки при температуре 100—105° в течение 2 час. и затем охлаждается^

в эксикаторе.

Количество воздуха, протягиваемого через фильтр, берется таким, чтобы навеска пыли была не менее 6 мг.

Для вычисления запыленности воздуха фильтр с пылью в лаборатории вновь доводится до постоянного веса просушкой при температуре 100—105° с последующим охлаждением в экси­ каторе.

7S-

Запыленность воздуха определяется по формуле

Продолжительность отбора пробы устанавливается в зависи­ мости от степени запыленности исследуемого воздуха.

Достоинствами аспиратора АЭР-1 являются компактность,

удобство в обращении и надежность в работе.

80

Однако работа прибора в шахтных условиях осложняется

■наличием водяного реометра, и кроме того, аспиратором АЭР-1

неудобно пользоваться в лавах на тонких пластах (0,45—0,5 м) из-за относительно большой высоты прибора в рабочем поло­ жении.

Эти недостатки устранены в приборе АЭР-4 (рис. 33), скон­ струированном работниками ЦНИЛ ВГСЧ.

Рис. 33. Общий вид эжекторного аспиратора АЭР-4:

Принципиальным отличием аппарата АЭР-4 от АЭР-1 яв­ ляется наличие в нем вместо водяного реометра сухого литромера флажкового типа, что повлекло за собой и некоторые

другие конструктивные изменения в аппарате.

Пределы показаний шкалы литромера в приборе АЭР-4—

от 0 до 35 л/мин.

Для определения запыленности воздуха в шахтах, имеющих магистраль сжатого воздуха, применяется рудничный эжектор­ ный аспиратор АЭР-5, разработанный на базе прибора АЭР-4.

При счетном способе определения запыленности воз­

духа отбор проб пыли производится приборами, позволяющими получать препараты для микроскопического исследования.

Простейшие приборы для осаждения пыли используют обы­

чно один из двух принципов:

1. Через тонкую щель или отверстие с большой скоростью

■протягивается определенное количество воздуха. На пути дви­ жения струи ставится стекло, смазанное специальным составом,

на которое налипают пылинки из протягиваемого воздуха, оора-

зуя на стекле пылевую дорожку (счетчики ударного действия,, например СН-2).

Рис. 34. Вид пылевой пробы под микроскопом:

д—при малом увеличении (видна пылевая дорожка); б — при большом увеличении

2. Определенный объем запыленного воздуха помещается в замкнутом пространстве, что создает возможность спокойного

оседания пыли на помещаемое в прибор стекло, смазанное спе­

циальным составом (счетчики оседающей пыли, например Грина).

Получаемая на стекле пы­ левая проба (рис. 34) поме­ щается в лаборатории под ми­ кроскоп (М-9, МИН-2, МИБ-3)

с сетчатым окуляр-микроме­ ром. Подсчет пылинок в пробе и определение их размеров про­ изводятся по специальной ме­ тодике.

Вместо подсчета пылинок

82

новными частями счетчика являются, цилиндр 1, кассета 2, пор­ шень 3, резиновый амортизатор 4, пружина 5, заводной винт 6, сбрасыватель 7, шток 8, маховичок 9, указатель объема воздуха 10.

Рис. 36. Счетчик пыли СН-2: а —общий вид; б —разрез

При заводе маховичком 9 поршень 3 перемещается в сто­

рону кассеты 2, пружина 5 растягивается. При повороте сбра­ сывателя 7 пружина освобождается и, сокращаясь, увлекает поршень, засасывая через щель кассеты воздух. В кассете поме­ щено покровное стекло, смазанное 2%-ным раствором пихтового бальзама в ксилоле, на которое налипает содержащаяся в про­

тягиваемом воздухе пыль. Определение числа частиц пыли про­ изводится под микроскопом.

Счетчик позволяет протягивать до 100 см3 воздуха. Отсчет засо­ санного объема производится по шкале 10. Вместо кассеты на кон­

две, три, четыре кассеты одно­ временно

Счетчики ТВ К-3, ОУЭНСА № 1

конструктивно отличаются от СН-2, но основаны на том же принципе улавливания на покров­

ное стекло пыли из протягиваемого через прибор определенного количества воздуха.

Счетчик оседающей пыли Грина (рис. 37) состоит из цилин­ дра высотой 5 см и диаметром 3,6 см. Цилиндр сверху покры­ вается крышкой и устанавливается на подставку, на которой имеется углубление для покровного стекла. При отборе проб

цилиндр, открытый сверху и снизу, поднимают и опускают не­ сколько раз в воздухе, после чего устанавливают на подставку

над стеклом и закрывают крышкой. Внутри цилиндра создаются условия спокойного оседания пыли на стекло, смазанное раство­ ром пихтового бальзама в ксилоле. Подсчет пылевых частиц про­ изводится под микроскопом.

Счетчик ОУЭНСА № 2 основан на том же принципе, что и се-

диментатор Грина.

Кроме перечисленных, имеются более сложные приборы, основанные на использовании некоторых физических явлений. К ним относятся приборы ВДК, ЭКТМ, термические преципита-

торы и др.

Прибор ВДК позволяет определять число пылинок в еди­ нице объема воздуха методом поточной ультрамикроскопии. За­

пыленный воздух, медленно движущийся по специальному ка­ налу, освещается сбоку тонким лучом света. При прохождении пылинки через освещенную зону происходит вспышка, которая

наблюдается через микроскоп. По количеству вспышек и объему

прошедшего за данный отрезок времени воздуха можно опреде­ лить число пылинок в I см3 воздуха. Прибор позволяет считать пылинки размером в поперечнике от 0,02ц и выше.

Разделение пылинок по фракциям достигается в этом при­ боре путем изменения освещенности счетного поля, так как раз­ ной освещенности соответствует свой нижний предел размера пылинок, дающих видимую вспышку. Анализ пробы воздуха за­ нимает около 15 мин.

Прибор ЭКТМ основан на способности пылевых частиц элек­ тризоваться при быстром движении их в пыльном потоке и возможности регистрации импульсов, получаемых приемным

в узком канале, в центре которого находится нагреваемая про­ волока. Вокруг проволоки вследствие тепловой диффузии обра­ зуется обеспыленное пространство, а пыль осаждается на хо­

лодных стенках канала, на покровных стеклах.

Приборы ВДК, ЭКТМ и термопреципитаторы довольно сложны по устройству и широкого распространения пока не по­ лучили.

Пылемер ФПГ-6 (рис. 38) представляет собой прибор пере­ носного типа, предназначенный для контроля за содержанием угольной пыли в шахтном воздухе с целью предупреждения об­ разования взрывчатых концентраций пыли, а также для про­ верки эффективности различных методов борьбы с пылеобразо-

ванием при работе механизмов.

Прибор основан на принципе измерения ослабления парал­ лельного пучка красных световых лучей, проходящих через слой

запыленного воздуха, при помощи сернистосеребряного фотоэле­ мента и микроамперметра.

84

В нижней алюминиевой коробке прибора вмонтированы; кон­ денсатор 5 со светофильтром 6, реостат 2, выключатель 3, лам­ почка 4 и сухие элементы 1. В верхней коробке помещены фото­ элемент 7 и микроамперметр 8. Верхняя и нижняя коробки разобщаются между собой металлическим цилиндром с проре­

занными окнами, через которые при замере свободно проходит струя запыленного воздуха. Шкала микроамперметра отградуи­ рована в граммах угольной пыли на 1 м3 воздуха.

Рис. 38. Пылемер ФПГ-6:

а — общий вид; б — принципиальная схема устройства

Обычно при замерах делают несколько отсчетов в данной точке и определяют среднюю запыленность. Прибор рассчитан

на производство до 500 замеров одной парой сухих эле­ ментов.

Точность измерения прибором при концентрациях угольной пыли от 1 до 10 а/л«3+ 1 г/м3, свыше 10 г/м3 + 3 г/м3, предел из­ мерения от 1 до 80 г/м3, габариты прибора 140X324 мм, вес прибора с упаковкой 4,74 кг, прибор взрывобезопасен.

На том же принципе, что и ФПГ-6, основан пылемер ИПМ-1,

имеющий точность измерения +50 мг/м3 при двух пределах из­ мерения: 0—15 000 и 0—1500 мг/м3. Размеры ' прибора 200 X X 120 X ЮО мм> вес 2,5 кг, прибор взрывобезопасен.

85

§ 10. ВЗРЫВЧАТЫЕ СВОЙСТВА ПЫЛИ

Угольная и сульфидная пыль при некоторых условиях могут

образовывать с воздухом взрывчатую смесь. Весьма серьезные катастрофы, имевшие место в угольных шахтах, вызывались взрывами одной угольной пыли или угольной пыли совместно с метаном.

Взрывчатость угольной пыли зависит в основном от следую­ щих факторов.

1.Содержание в пыли летучих веществ. Опытами

установлено, что пыль углей, содержащих менее 10% летучих веществ, отнесенных к безводной и беззольной массе (угли то­ щие и антрациты), практически невзрывчата, при содержании летучих 10—15%—слабовзрывчата, при содержании летучих свыше 15%—взрывчата. Наиболее легко взрывается пыль уг­ лей, содержащих от 17 до 32% летучих веществ (в частности,

пыль углей жирных и газовых).

Как показали исследования МакНИИ [51], взрывчатость

угольной пыли зависит также и от состава летучих — с увеличе­

нием выхода жидкой фазы летучих взрывчатость пыли возра­ стает. Окисленность пыли понижает ее взрывчатость.

2.Зольность пыли. С возрастанием зольности взрывча­

тые свойства пыли уменьшаются. При содержании в пыли 40%

золы пыль перестает быть взрывчатой.

3. Влажность пыли. Чем больше влаги содержится

в пыли, тем она менее взрывчата. Пыль перестает взрываться при отношении Т : Ж = 1 : 1.

4. Тонкость пыли. Наиболее опасны в отношении взрыва те пылинки, которые имеют размер примерно 75ц, однако, если взрыв уже возник, то участие в нем могут принять и крупные пылинки размером 0,75—1 мм.

Тонкодисперсная пыль размером 10ц и менее обладает пони­ женной способностью взрываться, что объясняется быстрым

окислением очень мелких пылинок (теряющих при этом свои горючие свойства) и склонностью тонкой пыли к коагуляции и образованию хлопьев.

Согласно Правилам безопасности, угли всех пластов, содер­

жащие 10% и более летучих веществ, отнесенных к безводной и беззольной массе, подлежат обязательным лабораторным испы­

таниям на взрывчатость пыли. Те пласты, взрывчатость пыли ко­

торых установлена лабораторным испытанием, относятся к опас­

ным по пыли.

Методика определения взрывчатости угольной пыли изло­ жена в специальной инструкции к Правилам безопасности. Схема установки для испытания пыли на взрывчатость показана на рис. 39. Прибор состоит из кварцевой трубки 1 с зажигатель­ ным устройством, распылителя пыли 2, термопары с гальвано­ метром 3, вытяжного устройства 4. Определение взрывчатости

86

производят следующим образом. В стеклянную трубочку диа­ метром 8—10 мм и длиной 150 мм насыпают 1 г пыли, предвари­ тельно измельченной до прохождения ее полностью через сито № 0075 и просушенной в течение 2 час. при температуре 102°. Стеклянную трубочку с навеской помещают в отверстие распы­ лителя. Помещенную в кварцевой трубке спираль (зажигатель­ ное устройство) нагревают до 1100°, и нажатием кнопки произ­ водят вдувание навески в кварцевую трубку. Если при этом

пыль воспламеняется, измеряют длину (в сантиметрах) пламени в обе стороны от спирали. Если при пяти испытаниях пыль не воспламенилась ни одного раза, она признается не взрывчатой.

Рие. 39. Схема установки для испытания угольной пыли на взрывчатость

Кроме описанного, есть и другие способы определения взрыв­ чатости пыли (например, по величине давления в замкнутом со­ суде при взрыве пыли).

Отбор проб пыли для испытания на взрывчатость произво­ дят, как правило, непосредственно из забоя, но можно брать пробы и из вагонеток.

Для взрывчатых пылей существуют пределы взрывчатых кон­ центраций. Так, для угольной пыли нижним пределом является концентрация, равная 18—34 а/л«3, верхним — 2000 г/л;3. Макси­ мальной силы взрыв происходит при количестве отложившейся в выработке пыли, равном 300—400 г/лг3 выработки. Учитывая, что теоретически в 1 м3 воздуха может сгореть в СО2 только

112 г углерода, считаю, что во взрыве участвует не вся горючая

масса угля, а часть ее, что подтверждается исследованиями. Температура воспламенения пыли 750—800°.

Возможность возникновения взрыва в выработке опреде­ ляется конкретными условиями: запыленностью выработки, на­ личием или отсутствием газа, распределением пыли по выра­ ботке, шероховатостью, постоянством сечения и направления выработки, характером и мощностью источника воспламене­ ния.

Очевидно, что чем больше запыленность выработки, чем легче осевшая пыль может быть поднята в воздух, чем мощнее вос­

87

пламенитель (особенно, если это взрыв газа, который спосо­ бен привести осевшую пыль во взвешенное состояние), тем больше при прочих равных условиях вероятность взрыва пыли.

ские искры.

При воспламенении пылевогооблака взрыв протекает с раз­ ной интенсивностью. Иногда происходит только взрывообраз­ ное горение пыли с относительно медленным распространением: пламени, но горение легко переходит во взрыв при наличии пре­

пятствий, изгибов и поворотов выработки на пути распростране­

ния пламени.

Скорость распространения пламени взрыва и давление возра­ стают по мере удаления от очага взрыва. При взрыве угольной пыли, так же как и при взрыве метана, имеют место: прямой удар — вследствие расширения газов под влиянием высокой тем­ пературы и обратный удар, возникающий вследствие разряже­

ния при охлаждении продуктов взрыва. Угольная пыль, не сго­ ревшая при взрыве, дает корки на крепи, боках и кровле выра­ боток.

Считают, что корки образуются с «наветренной» стороны при.

значительной скорости взрыва, с «подветренной» — при очень большой его скорости и с обеих сторон — при медленном распро­ странении взрыва.

Особенностью взрыва угольной пыли является образование значительно больших количеств СО, чем при взрыве метана.

Сульфидная пыль взрывается при плотности пылевого-

облака 250—1500 г/м3 и при дисперсности пыли 0,1 мм и мельче. Температура воспламенения сульфидной пыли 435—450°. Сер­ ная пыль воспламеняется (взрывается) при 275—340°. Согласно Единым правилам безопасности для рудных шахт, опасными повзрыву пыли являются шахты, разрабатывающие руды с содер­

жанием серы более 12%. При этом при содержании серы в руде от 12 до 18% шахты относятся к I, а при содержании >18% коII группе шахт, опасных по пыли.

Причинами воспламенения сульфидной и серной пыли могут быть взрывные работы, открытый огонь, искрение приемников электрической энергии и т. д.

При взрыве пыли образуется сернистый газ и сероводород, которые могут быть причиной отравления работающих в шахте.

Взрыв серной или сульфидной пыли, как и взрыв угольной пыли, может быть причиной рудничного пожара.

88