книги / Рудничная вентиляция
..pdfТ а б л и ц а 19.1 |
|
|
|
|
|
Состав силикатного раствора |
|
|
|
|
|
|
Соотношение |
Расход |
|
|
|
Составные части |
частей |
Характеристика |
|||
|
|
на 1 м* |
|||
раствора |
по |
по |
покры |
составных частей |
|
|
тия, кг |
|
|
||
|
объему |
массе |
|
|
|
Цемент |
2 |
5 |
6,8 |
Портландцемент марки 500— |
|
Известь |
2 |
1 |
1,4 |
600 |
|
Молотая кипелка 1—2-го сор |
|||||
Песок речной |
0,5 |
1,5 |
2,2 |
та или пушонка 1-го сорта |
|
Размеры |
частиц 0,2—0,5 мм |
||||
Вода |
1.7 |
2 |
2,9 |
— |
2,5; плотность 1,3— |
Жидкое стекло |
0,7 |
1 |
1,4 |
Модуль |
|
Пластификатор |
0,5 |
0,6 |
0,5 |
1,5 кг/м8 |
|
Битумная эмульсия |
|||||
Битумная мастика — дисперсная смесь |
мелких частиц би |
тума, воды и твердого эмульгатора. |
|
Состав битумной мастики и соотношение частей, |
|
% по массе |
|
Битум БН-Ш |
20 |
Известь |
7 |
Инертная пыль |
40 |
Вода |
30 |
При нанесении мастики на сырые поверхности в выработках с относительной влажностью воздуха более 90 % в ее состав вводят
цемент от 3 до 2 0 % |
и жидкое стекло от 1 |
до 1 0 % от массы ма |
|
стики. Толщина слоя мастики 8—15 мм. |
|
|
|
Изолирующая паста состоит из не высыхающего длительное |
|||
время водного раствора соединений хлора |
(NaCl, СаС1а |
и т. п.) |
|
и вяжущих добавок |
(глина, инертная пыль, молотый |
сланец |
|
и т. п.). Количество реагентов в растворе определяется по формуле
Qi = Q ^ - ( l — ф), |
|
где Qx — масса реагента; Q — масса растворителя; |
— относи |
тельная молекулярная масса реагента; М — относительная моле кулярная масса растворителя; <р — относительная влажность
воздуха, доли |
ед. |
В состав пасты вводят также смачиватель для смачивания |
|
угольной пыли, осевшей на изолирующей перемычке. |
|
10.6. Замерные станции |
|
Замерные |
станции служат для замера количества воздуха |
в выработках. |
Располагают их на прямолинейных незагроможден- |
ных участках |
выработок с выдержанной площадью сечения, |
длиной не менее 10—15 м н е крепью, плотно прилегающей к стен кам выработки.
При устройстве замерной станции участок выработки длиной 4— 6 м по бокам и кровле тщательно обшивают обструганными досками так, чтобы обеспечить плавный вход воздуха на станцию
ивыход с нее и исключить прохождение воздуха между обшивкой
истенкой выработки.
20. ВЕНТИЛЯЦИОННЫЕ РЕЖИМЫ ПРИ АВАРИЯХ
20.1. Классификация и условия применения вентиляционных режимов
Вентиляционный режим должен предупреждать распростране ние опасных газов в выработки, где могут находиться люди, в частности, предотвращать самопроизвольное опрокидывание вентиляционных струй, противодействовать распространению по жара в горных выработках, возникновению взрывчатых кон центраций газов.
Различают следующие режимы проветривания шахт при ава риях;
1. Режим нормального направления вентиляционной струи шахты. При этом подача воздуха вентиляторов главного про ветривания может увеличиваться или уменьшаться путем изме нения частоты вращения рабочего колеса или положения шибера.
Этот режим проветривания применяется при взрывах газа и пыли, внезапных выбросах угля и газа. При этом необходимо предусматривать способы увеличения подачи воздуха на аварий ные участки. При пожарах он применим, когда за местом аварии по ходу вентиляционного потока нет людей или выход их на све жую струю обеспечивается горноспасателями до возникновения опасной концентрации газов. Чаще всего он применяется при пожарах на вентиляционных штреках, в шурфах и вентиляцион ных стволах, в надшахтных зданиях этих стволов. В этих слу чаях для предупреждения активизации пожаров прибегают к уменьшению подачи воздуха, если это не вызывает возникнове ния взрывоопасной концентрации газов.
2. Режим реверсированной вентиляционной струи, при кото ром направление движения воздуха по шахте изменяется на обрат ное. Это достигается путем реверсирования вентилятора или перекрытия и открывания соответствующих ляд в вентиляцион ных каналах.
К этому режиму проветривания прибегают при пожарах и взрывах газа или угольной пыли в воздухоподающем стволе, надшахтном здании или околоствольном дворе этого ствола, в примыкающих к нему камерах. Он применяется также при пожарах, взрывах газа и пыли в других воздухоподающих вы-
292
работках после вывода людей, находившихся на пути вентиля ционной струи от воздухоподающего ствола до места аварии,
иотвода горноспасателей в безопасное место.
Кэтому режиму часто прибегают также с целью обеспечения доступа горноспасателей к очагу пожара, если тушение его со стороны нормально поступающей свежей струи невозможно.
3. Режим короткого замыкания вентиляционной струи, осу ществляемый путем открывания вентиляционных дверей или разрушения перемычек в выработках между свежей и исходящей струями шахты или отдельных участков вентиляционной сети. Это позволяет исключить аварийный участок из цепи деятельно
проветриваемых выработок, замедлить распространение пожара и выход газов с этого участка. При ведении этого режима необ ходимо учитывать возможность образования взрывчатой кон центрации газов. К закорачиванию иногда прибегают также в случае аварии в околоствольных дворах воздухоподающих стволов, при пожарах в камерах, расположенных на общей посту пающей струе воздуха. В этом случае предупреждается поступле ние газообразных продуктов взрыва или пожара к местам на хождения людей.
4. Нулевым режимом проветривания шахты называется ре жим, возникающий при остановке общешахтного вентилятора (вентиляторов) независимо от направления движения воздуха, вызываемого естественной тягой.
Этот режим применяется с целью замедлить развитие пожара и распространение газообразных продуктов взрыва. При решении вопроса о его применении необходимо учитывать возможность появления опасной концентрации газов, опрокидывания вентиля ционной струи под влиянием нормально действующей и дополни тельной естественной тяги, вызываемой пожаром или изменением состава газов в горных выработках при выбросах.
5. Режим изоляции пожарных участков применяется с целью ограничения доступа кислорода к очагу горения при невозмож ности активного тушения пожара.
Для ускорения процессов охлаждения пород и уменьшения концентрации кислорода в изолируемом участке может быть организована рециркуляция пожарных газов путем соответству ющего выбора места установки изолирующих перемычек с учетом возможности закольцевания цепи выработок, включающей очаг пожара, а также заполнение участка инертными газами.
20.2. Учет последствий применения различных вентиляционных режимов
20.2.1. Условия самоопрокидывания вентиляционной струи
При изменении температуры (возникновение пожара) или состава газов (внезапный выброс) в наклонных выработках воз можно самопроизвольное опрокидывание вентиляционной струи.
При нисходящем движении воздуха в двух параллельных цепях выработок опрокидывание вентиляционной струи возможно в той из них, где произошло такое изменение, при восходящем движении — в параллельной ей цепи.
Условие возможности опрокидывания:
|
|
H CLG I |
0 , |
(2 0.1) |
|
где |
|
|
|
|
|
1 |
|
|
RrtTсг 1 * |
(2 0.2 ) |
|
|
1 |
|
|||
|
|
|
|
|
|
ь |
_ |
V |
*Лг< |
• |
(20.3) |
°2 ~ |
Z1jRrlTcri’ |
|
|||
л |
h |
riRrlTсв i . |
(20.4) |
||
Z |
|
||||
а - |
1 |
р* |
’ |
||
|
|
^cp i |
|
|
|
число последовательно соединенных выработок в ветви параллельного соединения, где ожидается опро кидывание вентиляционной струи; k (при подсчете а и Ь2) — число последовательно соединенных выработок в ветви, параллельной той, где ожидается опрокидывание вентиляционной струи; g — ускорение свободного падения, м/с®; Azx = zB0H i — гнач ( — раз ность высотных отметок конечного и начального пунктов i-й вы работки (считая по ходу струи при нормальном проветривании), м; Rri — газовая постоянная смеси газов в i-й выработке, ДжДмоль • К); Тсг i — среднегармоническое значение температуры газов в (-й выработке;
1п (mi/ffij)------ |
(20.5) |
т ср —In (Щ/т2) — In (TJ T J 9 |
|
Тг и Т2 — температура газов соответственно в начале и конце выработки, К; Ти — средняя температура породного массива, окружающего данную выработку, К; Тсв — средневзвешенное значение температуры газов по длине i-й выработки;
Т СВ |
|
i 'р , |
(20.6) |
|
In (mx/m*) |
"l” |
|||
|
|
|||
|
|
|
(20.7) |
P — коэффициент шероховатости поверхности выработки (может быть получен умножением табличных значений коэффициентов сопротивления на 0,833); Р и L — соответственно периметр сече ния и длина выработки, м; 5 — площадь поперечного сечения вы работки, ма; рср i — среднее давление воздуха (газов) в i-й вы работке, Па.
Возникновение условия (2 0.1) при рудничных пожарах вы звано изменением значений температуры, а при внезапных выбро сах — значений газовых постоянных, входящих в формулы (20.2)—(20.4).
В соответствии с выражением (20.1) в качестве предупрежда ющих опрокидывание вентиляционной струи рекомендуются все мероприятия, в результате проведения которых будет обеспе чено выполнение неравенства
62_ b , + aG?> 0. |
(20.8) |
При анализе эффективности возможных мероприятий на основе зависимостей (2 0.2 )—(2 0.8 ) следует учитывать, что при восходя щем движении воздуха в выработке (конечный пункт выработки выше начального) значение Аг положительно, а при нисходя щем — отрицательно.
20.2.2. Распределение воздуха в сети горных выработок при аварийных режимах проветривания
Ожидаемое воздухораспределение в сети горных выработок для аварийных режимов проветривания при заданных топологии вентиляционной сети, характеристиках вентиляторов и сопро тивлениях горных выработок может быть рассчитано по уравне ниям!
2 G , = 0
— для узлов и
^ г ^ с в |
lrf i t |
__'V ' |
Ьвеят 1 |
I 'V ’ |
__ л |
pî? |
г |
• e l |
Ягt T i |
. e l |
R ri T cr{ |
21 |
1 |
I |
|
1 |
|
— для контуров вентиляционных соединений, где Gt — массовый расход воздуха в i-й ветви узла или контура вентиляционного соединения; £ веВт. t — энергия, затрачиваемая t-м вентилятором на подачу 1 кг воздуха, Дж.
20.2.3. Дополнительная естественная тяга
При изменении температуры или состава газов в горных вы работках, связанном с пожаром, взрывом газа и пыли или вне запным выбросом, в контурах вентиляционной сети шахты возни кает дополнительная к постоянно действующей естественная тяга. Для отдельного контура дополнительная естественная тяга может быть определена по зависимости
Лдоп = Яср |^ехр |
2 R ^ T I , j “ ехр |
2 RriT t ) ] * |
где реп — среднее барометрическое давление в контуре вырабо ток, Па; Ры и Rft — газовая постоянная соответственно до
и после аварии, Дж/(моль-К); T t и Тогt — средняя температура газов в l-й выработке до аварии и среднегармоническая темпера тура после аварии соответственно.
20.2.4. Определение времени возможного возникновения взрывоопасной концентрации газов
Время возникновения взрывоопасной концентрации газов (мин) с момента изменения режима проветривания ориентировочно может быть определено по зависимости
________ 1- |
1Q0//(Q + / ) - |
“ Q + / |
1 00//CQ -h /) — с |
где V — суммарный объем выработок, где происходит постоянное газовыделение, м8; Q — подача воздуха в эти выработки, м3/мин; / — абсолютное газовыделение в рассматриваемом объеме вы работок, м*/мин; с0 — объемная доля взрывчатого газа перед изменением режима проветривания, %; с — взрывоопасная объ емная доля газа, %.
21.АВТОМАТИЗАЦИЯ ВЕНТИЛЯЦИИ ШАХТ
21.1.Задачи автоматизации вентиляции шахт
Автоматизация вентиляции шахт осуществляется для решения следующих задач:
непрерывный контроль параметров шахтной атмосферы; регистрация и запись значений измеряемых параметров в целях
их последующего анализа; оперативное управление состоянием шахтной атмосферы.
Решение задач автоматизации вентиляции достигается созда нием и эксплуатацией систем централизованного диспетчерского регулирования состояния атмосферы и систем автоматического управления вентиляцией.
21.2. Система автоматического контроля содержания метана в шахтной атмосфере
Для автоматического контроля содержания метана в шахтной атмосфере в СССР в основном применяют приборы, основанные
на термокаталитическом |
способе измерения. |
Устройство датчика |
содержания метана приведено на |
рис. 2 1.1 . |
|
Стационарная аппаратура автоматического контроля ме тана АМТ-3 осуществляет: непрерывный автоматический кон троль за содержанием метана в местах установки датчиков; авто матическое отключение электропитания контролируемого объекта при превышении предельно допустимой концентрации метана
296
(автоматическая газовая защи |
|
|
|||||||||||
та — АГЗ); местную и |
центра |
|
|
||||||||||
лизованную |
звуковую |
аварий |
|
|
|||||||||
ную |
подачу |
сигнала |
о |
возни |
|
|
|||||||
кновении |
недопустимой |
кон |
|
|
|||||||||
центрации |
метана. |
|
модифика |
|
|
||||||||
Существуют три |
|
|
|||||||||||
ции |
аппаратуры. |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
АМТ-ЗТ состоит из датчика |
|
|
|||||||||||
метана ДМТ-ЗТ и аппарата сиг |
|
|
|||||||||||
нализации АС-ЗТ. |
Использует |
|
|
||||||||||
ся |
в |
тупиковых |
выработках |
|
|
||||||||
(одна точка контроля). Кроме |
|
|
|||||||||||
указанных |
выше функций |
обе |
|
|
|||||||||
спечивает: местный (на датчике) |
|
|
|||||||||||
и дистанционный |
(на аппарате |
|
|
||||||||||
сигнализации) |
визуальный кон |
|
|
||||||||||
троль концентрации |
метана |
по |
|
|
|||||||||
указывающим |
приборам; |
пере |
|
|
|||||||||
дачу |
непрерывного |
|
сигнала |
|
|
||||||||
(о |
концентрации |
метана) |
на |
|
|
||||||||
устройство телеизмерения (ТИ) |
|
|
|||||||||||
и дискретного сигнала (о пре |
|
|
|||||||||||
вышении |
предельно |
допусти |
|
|
|||||||||
мого значения |
СН4) в |
систему |
|
|
|||||||||
телесигнал |
— |
телеуправление |
|
|
|||||||||
(ТС — ТУ); |
телефонную |
связь |
|
|
|||||||||
между |
датчиком |
и |
аппаратом |
|
|
||||||||
сигнализации. |
|
|
|
|
|
|
Рис. 21.1. Датчик содержания |
мета |
|||||
АМТ-ЗУ |
состоит |
из |
трех |
||||||||||
на: |
|
||||||||||||
датчиков метана ДМТ-ЗТ и ап |
Î — кожух; 2 — камера сгорания; |
3 — |
|||||||||||
паратуры |
сигнализации АС-ЗУ. |
элемент преобразовательный рабочий; 4 — |
|||||||||||
элемент преобразовательный сравнитель |
|||||||||||||
Используется |
на |
|
выемочном |
ный; б — накладка со стойками; 6 — гай |
|||||||||
участке (три |
точки |
контроля). |
ка специальная; 7 — прокладка |
|
|||||||||
Выполняет всефункции АМТ-ЗТ.
Контроль метана осуществляется тремя датчи ками.Дистанционный визуальный контроль по указывающему прибору аппарата АС-ЗУ осуществляется только по одному (выбранному) датчику, от кото рого передается непрерывная и дискретная информация к любой системе ТИ — ТС — ТУ. От двух других датчиков поступает дискретная информация о превышениях концентрацией метана предельно допустимого уровня.
АМТ-ЗИ — локальная система АГЗ и централизованного контроля метана на всей шахте. Включает в себя до шести ком плектов аппаратуры АМТ-ЗТ, АМТ-ЗУ (обычно по три) и диспет черскую стойку телеизмерения СПТ-ЗИ, устйнавливаемую на поверхности. Выполняет все функции аппаратуры АМТ-ЗТ и АМТ-ЗУ, а также обеспечивает передачу по собственным каналам
телеизмерения непрерывной и дискретной информации диспетчеру, регистрацию ее на самописцах стойки СПТ-ЗИ (по шести каналам от шести датчиков). Звуковая и световая сигнализация осуще ствляется от всех датчиков.
Исполнение датчика ДМТ-ЗТ рудничное искробезопасное, сиг нализации АС-ЗТ и АС-ЗУ — рудничное взрывобезопасное, стойки СПТ-ЗИ — защищенное.
|
Техническая характеристика аппаратуры АМТ-3 |
|
||||||
Датчик . . . . |
|
|
|
|
|
ДМТ-ЗТ |
АС-ЗУ |
СПТ-ЗИ |
Пределы измерения, % . |
|
|
|
0—2,5 |
0—2,5 |
0—2,5 |
||
Пределы срабатывания исполнитель |
|
|
|
|||||
ного устройства и аварийной сигна |
0,5 |
0,5 |
0,5 |
|||||
лизации, % |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
0,7 |
0,7 |
0,7 |
|
|
|
|
|
|
1 |
1 |
1 |
|
|
|
|
|
|
1.3 |
1,3 |
1,3 |
Основная погрешность измерения, % |
2 |
2 |
2 |
|||||
=F0,2 |
=F0,3 |
=F0,3 |
||||||
Погрешность срабатывания |
исполни |
|
|
|
||||
тельного устройства и аварийной сиг |
=F0,2 |
4=0,2 |
=F0,3 |
|||||
нализации, % |
|
. . . |
|
|
||||
Порог чувствительности, |
% |
не |
бо |
0,1 |
— |
— |
||
Инерционность |
измерения, |
60 |
|
|
||||
лее, с |
возврата |
исполнитель |
|
|
||||
Коэффициент |
0,8 |
0,8 |
|
|||||
ного устройства, |
не менее |
. |
. . |
- |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Напряжение |
питающей |
среды |
при |
|
660/380/127/100 |
127/220 |
||
частоте 50 Гц, |
В . . |
|
|
|
|
|||
Габариты, мм, |
не более: |
|
|
|
310 |
410 |
400 |
|
длина |
|
|
|
|
|
|||
ширина |
|
|
|
|
|
220 |
530 |
540 |
высота |
|
|
|
|
|
200 |
700 |
1920 |
Масса, кг |
|
|
|
|
|
8,5 |
80 |
160 |
Стационарная аппаратура контроля лМетанъ. Комплекс «Ме тан» предназначен для автоматической газовой защиты, непрерыв ного местного и централизованного контроля за содержанием метана на угольных шахтах, опасных по газу.
Может использоваться как самостоятельная система указан ного назначения, а также в системах диспетчерского управления проветриванием, в системах автоматического регулирования рас хода воздуха на отдельных участках и в целом в угольных шахтах.
Принцип действия, положенный в основу его работы, струк турное построение и основные функциональные характеристики аналогичны аппаратуре АМТ-3.
Комплекс «Метан» обеспечивает:
непрерывный автоматический контроль содержания метана в месте установки датчика;
избирательность срабатывания АГЗ контролируемого объекта; световую и звуковую аварийную сигнализацию; дистанционный визуальный контроль за содержанием метана.
Рис. 21.2. Система автомати |
|
Питание |
|
ческого контроля метана (на |
|
|
|
базе комплекса «Метан») |
|
|
|
|
|
А С - 5 |
Д М Т - 4 |
Рис. 21.3. |
Принципиальная |
т |
|
схема |
функционирования |
|
|
анализатора метана ATI-1 |
Диспетчеру |
|
|
Комплекс «Метан» (рис. 21.2) состоит из анализаторов метана ATM , АТЗ-1, АТВ-1, АТВ-3 и стойки приема информации СПИ-1.
Анализатор метана ATM состоит из термокаталитического датчика ДМТ-4 и аппарата сигнализации АС-5 (рис. 21.3).
Анализатор обеспечивает:
непрерывный контроль содержания метана в месте установки датчика;
представление информации на показывающих приборах дат чика ДМТ-4 и аппарата сигнализации АС-5;
Диспетчеру |
|
Диспетчеру |
|
Рис. 21.4. Принципиальная |
схема |
Рис. 21.5. Принципиальная |
схема |
функционирования анализатора |
мета |
функционирования анализатора |
мета |
на АТЗ-1 |
|
на АТВ-1 |
|
формирование команд на автоматическое отключение электро питания контролируемого объекта при достижении предельно допустимой концентрации метана;
световую сигнализацию на датчике ДМТ; световую и звуковую сигнализацию на аппарате АС-5;
формирование стандартной телемеханической информации по ТИ и ТС с возможностью передачи ее через любые системы теле механики или по свободным парам проводов на поверхность диспетчеру;
телефонную связь между аппаратурой ДМТ-4, АС-5, СПИ-1. Аппарат АС-5 питает датчик ДМТ-4, принимает от него сиг налы на формирование команд на отключение электроэнергии контролируемого объекта, включает местную звуковую и световую аварийную сигнализацию, формирует сигналы телеизмерения. Датчик соединен с аппаратом сигнализации четырехжильным телефонным кабелем. Одна пара проводов служит для питания датчика и передачи аварийной сигнализации, другая — для теле измерения содержания метана и телефонной связи. Датчик уста
навливается в верхней части выработки.
Анализатор метана АТЗ- 1 состоит из аппарата сигнализации АС-б и трех термокаталитических датчиков ДМТ-4 (рис. 21.4). Анализатор метана АТЗ- 1 выполняет одинаковые с анализатором АТ1-1 функции и отличается тем, что одновременно контролирует содержание метана в трех отдельных точках. Последние могут находиться в различных местах горных выработок, удаленных от АС-б на расстояние до 2 км. Работа каждого из датчиков соот ветствует работе датчика в аппаратуре АТЫ . Сигнал телеизмере ния на указывающий прибор аппарата АС-б выдается только от одного из трех датчиков.
Анализаторы АТВ- 1 (рис. 21.5), АТВ-3 (рис. 21.6) отличаются от анализаторов АТ 1-1 и АТЗ-1 тем, что преобразовательные элементы вынесены из корпуса датчика, размещены в отдельном блоке, который соединен с датчиком отрезком кабеля длиной
300