Безопасность ведения горных работ и горноспасательное дело. Часть I пылевзрывобезопасность горных выработок при ведении горных работ. Учебно-методичес

Приготовить смесь пыли (0,5 г угольной + 0,1 г инертной), тщательно перемешать, произвести взрыв, определив длину пламени lп; затем произвести взрыв чистой угольной пыли. Для этого необходимо взять навеску, высыпать ее в загрузочную воронку 7 (см. рисунок  2.1); поршень податчика пыли 9 оттянуть на себя, затем убрать фиксатор. Устройство подачи пыли 8 подаст пыль в кварцевую трубку 3 в направлении нагретой спирали 5, и она воспламенится. Пламя от взрыва угольной пыли распространяется влево и право от спирали 5.

Необходимо быть внимательным, чтобы более точно определить длину распространения пламени как вправо, так и влево от спирали.

По полученным данным провести прямую линию через две точки, которая характеризует зависимость длины пламени lп от содержания инертной составляющей в смеси С (рисунок  2.2). В первом случае С = 0, во втором определяется по формуле

C = АБ+Б 100 %.

lП, см

40

30

20

10

Рисунок  2.2 – График зависимости длины пламени от содержания инертной составляющей в смеси

Линию продолжить до пересечения с осью абсцисс и определить предполагаемое содержание инертной составляющей, при которой смесь становится взрывчатой (невзрывчатой).

В зависимости от полученного значения необходимого содержания инертной пыли для предотвращения воспламенения угольной пыли вычисляется масса инертной пыли – грамм

21

на килограмм угольной. Например, при полученном значении 35 % инертной пыли, на 1 кг угольной должно быть 350 г инертной.

Вывод

Для осуществления мероприятий по обеспечению безопасности на угольной шахте по пылевому фактору проведены исследования проб угольной пыли (необходимо указать марку угля или другие данные), найдено соотношение угольной и инертной пылей, при котором воспламенение угольной пыли не произойдет, оно равно 35 %.

22

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №  3 Определение количества подаваемого в выработку свежего воздуха, необходимого для снижения концентрации пыли до допустимых норм

Цель работы – изучение способа определения количества подаваемого в выработку свежего воздуха, необходимого для снижения концентрации пыли до допустимых норм.

Теоретическое введение

Работа является продолжением лабораторной работы №  2. Перед выполнением работы №  3 необходимо ознакомиться с работой №  2, особое внимание необходимо уделить технике безопасности и инструкции по работе с прибором ПКО-01М.

Оборудование и материалы для проведения лабораторной работы

1  Прибор контроля осланцевания ПКО-1М. 2  Автотрансформатор типа ЛАТР.

3  Электронные весы. 4  Угольная пыль.

Порядок выполнения работы

При выполнении работы №  3 необходимо приготовить навеску угольной пыли 0,2 г.

Вычислить концентрацию пыли в трубке прибора ПКО1М во время взрыва по формулам:

где m – масса навески, г; V – часть объема трубки, в котором создают пылевой аэрозоль, м3;

23

где R – внутренний радиус трубки, м; l – длина части трубки от воронки до спирали воспламенения, м.

Подключить прибор ПКО-1М к электрической сети через ЛАТР с указателем на 36 В (обязательно присутствие преподавателя). Определить длину распространения пламени как вправо, так и влево от спирали.

По полученным данным построить прямую зависимость длины пламени от концентрации пыли в трубке по двум точкам (рисунок  3.1).

Первая точка соответствует навеске пыли 0,5 г, которая исследовалась на взрывчатость в предыдущей работе.

Линию lп = f(с) продолжить до пересечения ее с осью абсцисс и определить предполагаемую граничную концентрацию пыли Сфакт в г/м3, при которой смесь становится невзрывчатой.

Вычислить предельно допустимую по взрывобезопасности концентрацию пыли СВПДК, при которой вероятность ее взрыва исключается с коэффициентом запаса Kз (трехкратный запас):

Определить количество подаваемого в выработку свежего воздуха Qп, при котором вероятность ее взрыва исключается, тогда

где С0 – запыленность свежей струи, г/м3; Iп – суммарная интенсивность пылевыделения в выработку при работе технологического оборудования:

где q – пылеобразующая способность горной породы, г/т; P – производительность оборудования, т/мин.

24

Варианты заданий представлены в таблице  3.1.

Таблица  3.1 – Варианты заданий

Пример решения

V =3,14 0,000625 0,25 =0,0005 м3.

Концентрация пыли от навесок 0,5 и 0,2 г составит

C0,2 = 0,00050,2 =400 г/м3,

C0,5 = 0,00050,5 =1000 г/м3.

Длина пламени при навеске 0,5 г угольной пыли составила 35 см, при массе навески 0,2 г – 10 см.

По рисунку  3.1 определена концентрации пыли в воздухе – 160 г/м3, при которой длина распространения пламени будет равна 0.

25

CПДКВ = Cфакт3 =1603 =53 г/м3.

Рисунок  3.1 – График зависимости длины пламени в кварцевой трубке от концентрации пыли

Находим значение интенсивности пылевыделения:

Iп =q P =100 14 =1400 г/мин.

Определяем необходимое количество подаваемого в выработку свежего воздуха Qп, при котором вероятность взрыва пыли исключается:

Вывод

Для обеспечения безопасности по пылевому фактору в выработку необходимо подавать 22,2 м3/мин воздуха.

26

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №  4 Контроль осланцевания горных выработок

Цель работы – получение навыков определения содержания сланцевой пыли в пробе, работы с прибором контроля пылевзрывобезопасности (ПКП) и электронными весами.

В рамках работы будет приготовлена смесь сланцевой и угольной пыли; определена концентрация сланцевой пыли в смеси расчетным методом. Далее при помощи прибора ПКП будет произведено измерение содержание инертной пыли в пробе.

Оборудование и материалы для проведения лабораторной работы

1  Угольная пыль. 2  Сланцевая пыль. 3  Весы –1 шт.

4  Калька (бумага).

5  Прибор ПКП – 1 шт.

6  Пробирки с реактивом – 2 шт. 7  Пробоотборник – 1 шт.

8  Подложка для сбора пыли – 1 шт. 9  Шпатель лабораторный – 1 шт.

10  СИЗ(резиновыеперчатки,защитныеочки,респиратор). 11  Емкость с водой.

Порядок выполнения работы

Установить весы строго горизонтально (выставить по уровню). Включить весы. Произвести взвешивание кальки (бумаги). Результат занести в таблицу  4.1.

Выложить на кальку шпателем угольную пыль. Произвести взвешивание кальки с угольной пылью. Результат занести в таблицу  4.1.

Выложить на кальку шпателем сланцевую пыль. Произвести взвешивание кальки с угольной и сланцевой пылью. Результат занести в таблицу  4.1.

27

Рассчитать процентное содержание сланцевой пыли в получившейся смеси. Результат занести в таблицу  4.1.

Тщательно перемешать угольную и сланцевую пыль до получения однородной смеси. Однородность смеси определяется визуально.

Провести измерение содержания сланцевой пыли ПКП в соответствии с методикой, приведенной в Приложении  1 [3]. Результат занести в таблицу  4.1.

Сравнить результаты процентного содержания сланцевой пыли, полученные расчетным методом и с помощью ПКП.

Таблица  4.1 – Результаты измерения массы пыли

В выводе необходимо проанализировать результаты проведенной лабораторной работы, указав причину возникновения погрешности в измерениях.

28

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №  5 Измерение запыленности воздуха

Цель работы – определение концентрации пыли в воздухе с использованием прибора ПУ-2Э (пробоотборное устройство электрическое).

Теоретическое введение

Аспиратор ПУ-2Э предназначен для автоматического отбора проб воздуха и аэрозоля (запыленного воздуха).

Вкачестве определителя объемного расхода воздуха при отборе проб используется ротаметр. Ротаметр состоит из конической трубки, расходящейся вверх, внутри которой перемещается поплавок-индикатор. Измеряемый поток жидкости или газа проходит через трубку снизу вверх и поднимает поплавок. Поднявшись настолько, что сила тяжести Fg уравновешивает подъемную силу Fr со стороны потока, поплавок останавливается.

Отбор пробы производится на фильтр АФА. Аналитические аэрозольные фильтры (АФА) предназначены для исследования и контроля аэродисперсных примесей (аэрозолей), содержащихся в воздухе или других газах, при отборе проб при помощи аспираторов.

Вкачестве носителей для фильтров типа АФА используются фильтродержатели (аллонжи, аэрозольные патроны) типа

ИРА-10 и ИРА-20 (рабочая площадь фильтра, соответственно, 10 и 20 см2).

Оборудование и материалы для проведения лабораторной работы

1  Пылевая камера. 2  Аспиратор ПУ-2Э. 3  Фильтр АФА.

4  Аллонж. 5  Весы.

6  Секундомер.

29

Порядок выполнения работы

Фильтр АФА взвешивается, значение фиксируется. Фильтр АФА крепится на аллонже и трубкой соединя-

ется с аспиратором.

На аспираторе выставляется время замера и определяется расход прокачиваемого воздуха.

Аллонж с фильтром крепится к пылевой камере. Пылевая камера включается в сеть 220 В, включается вен-

тилятор, приводящий пыль в пылевой камере во взвешенное состояние.

После отбора пробы извлекается фильтр и взвешивается. По формуле  5.1, рассчитывается значение расхода аспи-

ратора, приведенное к нормальным условиям Qнасп.у :

где Qном – номинальное выставленное значение объемного расхода воздуха, л/мин; pнор – атмосферное давление 760 мм рт. ст.; Tнор – температура 20 °C при нормальных условиях; pдейст – атмосферное давление в условиях измерения (определя-

ется по прибору); Tдейст – температура пробы воздуха, °C (определяется по прибору); K – поправочный коэффициент на расход

воздуха, приведенный к нормальным условиям.

Для определения концентрации пыли cпыль в пробе необходимо массу пыли mпыль, осевшей на фильтр, разделить на объем прокаченного через фильтр воздуха V:

Объем прокаченного воздуха вычисляется по формуле

где t – время измерения, мин.

30