Методические указания к практическим работам по дисциплине «Безопасность ведения горных работ. Горноспасательное дело» (стр. 4 )

Газовоздушная схема прибора. Она состоит из двух обособленных друг от друга линий - газовой и воздушной. В газовую линию входят: распределительный кран 4, предназначенный и для изменения направления движения газовой смеси в зависимос­ти от определяемого газа (метан или углекислый газ); соедини­тельные резиновые трубки 8; газовая полость 2 газовоздушной камеры; поглотительный патрон 5, разделенный на две части. Одна часть патрона заполняется химическим поглотителем известковым (ХПИ) для поглощения углекислого газа из газовой смеси, другая часть – гранулированным силикагелем марок КСК и КСМ для поглощения паров воды. Обе части поглотительного патрона имеют фильтры для улавливания пыли.

Рис 3.4. Газовые и воздушные линии интерферометра ШИ-10

В воздушную линию прибора входят: штуцер 6; соединитель­ные резиновые трубки 9; воздушные полости 1 и 3 газовоздушной камеры; лабиринт 7, предназначенный для поддерживания в воздушной линии прибора давления, равного атмосферному, и сохранения чистого атмосферного воздуха.

При определении метана рудничный воздух через распреде­лительный кран (в положении СН4) попадает в отделение поглотительного патро­на, заполненное ХПИ, где очищается от углекислого газа. За­тем воздух по соединительной трубке попадает в отделение поглотительного патрона, заполненное силикагелем. Здесь воздух очищается от паров воды и пыли. Далее попадает в полость 2 газовоздушной камеры, откуда через резиновую грушу выходит в атмосферу.

При определении углекислого газа рудничный воздух через распределительный кран (в положении СО2) и соединительную трубку попадает в отделение поглотительного патрона, заполненное силикагелем. Очищенный от влаги и пыли рудничный воздух попадает в полость 2 газовоздушной камеры. Направление движения атмосфер­ного воздуха и рудничного воздуха при засасывании их в при­бор показано на рис. 3.4 стрелками.

Перед спуском в шахту прибор должен быть подготовлен к работе:

1. Перед началом эксплуатации прибора (особенно после длительного хранения) необходимо проверить работоспособность поглотительного патрона. В случае необходимости (прибор дает заниженные показания) заменить силикагель и ХПИ в соответствии с инструкцией по эксплуатации.

2. Проверить исправность резиновой груши. Для этого необхо­димо сжать грушу рукой и, зажав конец ее резиновой трубки, проследить, как быстро расправляется груша в разжатой руке. Резиновая груша, пригодная для работы не должна расправлять­ся. В случае быстрого расправления ее следует заменить.

3. Проверить герметичность газовой линии прибора. Для этого резиновую трубку груши надеть на штуцер (рис. 3.1), закрыть плотно штуцер 1 и произвести сжатие груши. Газовая линия герметична, если после разжатия руки груша, не расправляется. При быстром расправлении необходимо найти и устранить неисправность прибора.

4. Продуть воздушную и газовую линию прибора чистым атмосферным воздухом следующим образом: прибор вынуть из футля­ра, снять крышку 8 (рис 3.1) отделения, в котором находится поглотительный патрон, со штуцера 6 (см. рис. 3.4) снять резиновый колпачок и на его место надеть резиновую трубку из комплекта прибора, второй конец которой надеть на штуцер 4 и сделать 3-5 сжатий груши. После прокачивания чистым воздухом воздушной и газовой линий штуцер 6 закрыть резиновым колпачком, надеть крышку и прибор поместить в футляр.

5. Нажать кнопку включения лампы и посмотреть в окуляр. Если интерференционная картина и шкала окажутся нечеткими, вращением окуляра навести их на резкость.

6. Установить интерференционную картину в нулевое положе­ние. Для этого переключасм. рис. 3.1) поставить в поло­жение “К” и, наблюдая в окуляр за положением интерференци­онной картины, медленно вращать микровинт 5 до совмещения левой черной полосы интерференционной картины с нулевой от­меткой шкалы. Поставить переключатель 6 в положение “И”. Поместить прибор в футляр.

При определении содержания метана распределительный кран 2 (см. рис. 3.4) ставится в положение "СН4". Путем трех сжатий резиновой груши проба рудничного воздуха через шту­цер 1 или резиновую трубку, надетую на этот штуцер, прокачивается через прибор. Если набранный в прибор рудничный воздух содержит метан, то интерференционная картина сместит­ся вправо вдоль шкалы. При наблюдении в окуляр по смещенному положению левой черной полосы интерференционной картины производится отсчет делений шкалы, и результат выражается с точностью до 0,1 %.

Для повторного определения содержания метана предварительной подготовки прибора не требуется, т. к. при трехкрат­ном покачивании грушей газовой линии предыдущая проба полностью удаляется из прибора и заменяется новой.

Для определения содержания углекислого газа в рудничном воздухе необходимо вначале сделать измерение концентрации метана указанным выше способом. Затем распределительный кран 2 ставится в положение "СО2" и производится прокачивание рудничного воздуха в прибор путем сжатий резиновой груши. Отсчет по шкале выполняется так же, как и при определении концентрации метана.

Полученный отсчет покажет суммарное содержание в возду­хе метана и углекислого газа. Оба эти определения необходи­мо делать в одном и том же месте и на одинаковой высоте от почвы выработки. Концентрация углекислого газа равна разности второго и первого отсчетов.

Приборы и методика определения концентрации ядовитых

примесей в воздухе

Универсальный переносной газоанализатор УГ-2 (рис. 3.5) пред­назначен для определения в воздухе производ­ственных помещений и горных выработок концентрации следующих газов и паров: серни­стого газа, ацетилена, оксида углерода, сероводорода, хлора, аммиака, оксидов азота, этилово­го спирта, бен­зина, бензола, то­луола, кси­лола, ацетона, уг­леводородов нефти, керо­сина, топлива Т-2, Т-4, ТС-1, уайт-спирита.

Принцип действия газо­ана­лизатора основан на ли­нейно - калориметриче­ском методе ана­лиза. При протяги­вании воздуха, со­держащего вредные при­меси, через ин­дикатор­ные трубки про­исхо­дит из­мене­ние окраски инди­катор­ного порошка, длина окра­шен­ного столбика про­пор­цио­нальна концентрации ис­сле­дуемого вещества. Газо­ана­лиза­тор типа УГ-2 со­стоит из возду­хоза­борного устрой­ства, штоков, измери­тель­ных шкал, инди­катор­ных трубок; фильт­рующих па­тронов и набора принадлеж­но­стей, необхо­димых для приготов­ления индикаторных трубок и Рис. 3.5. Схема анализатора УГ-2 фильтрующих патронов. . Основ­ной частью воздухоза­борного устройства является резиновый сильфон с распо­ложенной внутри стакана сжатой пружиной, кото­рая удерживает сильфон в рас­тянутом состоянии. На рис.3.5 изо­бражен про­доль­ный разрез воздухозаборного устройства. В закрытой части корпуса 14 помещается резино­вый сильфон 1 с двумя фланцами и стаканом, в котором находятся пружина 12. Во внутренних гофрах сильфона установлены распорные кольца 13 для придания ему жесткости и сохранения постоянства объема. В верхней плите 11 имеется неподвижная втулка 10 для направления штока 9 при сжатии сильфона и отверстие 2 для хранения штока в нерабочем положении. Штуцер 7 внутренним концом соединён резиновой трубкой 6 с сильфоном. На наружный конец штуцера одета отводная резиновая трубка 4, к которой присоединяется индикаторная трубка. К последней, в свою очередь, может быть присоединён патрон, фильтрующий определяемый газ, но задерживающий смеси, мешающие определению концентрации газа.

Просасывание исследуемого воздуха через индикаторную трубку производится после предварительного сжатия сильфона штоком.

На гранях (под головкой штока) обозначены объемы про­са­сываемого при анализе воздуха. На цилин­дрической поверхности што­ка имеются четыре продоль­ные канавки, каждая с дву­мя углуб­лениями 8, которые служат для фиксации штока в верхнем и нижнем положениях с помощью специального стопора во втулке 10. Расстояние между углублениями определяет величину сжатия сильфона и, как следствие, объём воздуха, который будет протянут через индикаторную трубку. При ходе штока от одного углубления до дру­гого сильфон забирает количество исследуемого воз­духа, необходимое для анализа данного газа.

В зависимости от пре­делов измерений на каждый определяе­мый газ имеется одна или две шкалы, представляющие собой пла­стинки, градуированные в мг/м3.

На каждой шкале указан оп­ределяемый газ и объем просасы­ваемого при анализе воздуха (мл). При про­ведении анализа объемы просасываемого воздуха, указанные на головке штока и шкале, по которой производится отсчет, должны сов­падать.

К газоанализатору прилагаются маркированные коробки ЗИП (одна или несколько) с запасом индикаторных порошков в ампулах, поглотительных порошков для фильтрующих патронов, а также принадлежностей, необходимых для приготовления, индикаторных трубок и фильтрующих патронов.

Малая пластмассовая коробка служит для укладки и пере­носки приготовленных индикаторных трубок и патронов. Она имеет табличку, где указано наименование газа (пара), для опреде­ления которого служит данная коробка, время защелки­вания штока, общее время анализа и просасываемые объемы.

Индикаторная трубка для количественного определения ана­лизируемого газа в воздухе представляет собой стеклянную трубку длиной 90-91 мм, внутренним диаметром 2,5 – 2,6 мм, заполненную индикаторным порошком на длину 70 мм. Порошок в трубке удер­живается с помощью двух пыжей из медной эмали­рованной прово­локи и тонкой прослойкой ваты, предупреждаю­щей вдавливание проволочных пыжей в поверхность порошка.

Требуемый порошок, проволочные пыжи, вата и приспособ­ления для набивки трубок имеются в прилагаемых комплектах принадлежностей (отдельно для каждого газа).

Приготовленные индикаторные трубки необходимо гермети­зировать колпачками из конторского сургуча с прокладкой из алю­миниевой фольги, препятствующей протеканию сургуча во внутрь трубки.

Фильтрующий патрон представляет собой стеклянную труб­ку диаметром 100 мм с перетяжками, суженную с обоих концов и за­полненную соответствующим поглотительным порошком, служа­щим для улавливания примесей, мешающих определению концен­трации анализируемого газа. Порошок в трубке удерживается двумя тампонами из гигроскопической ваты.

Проведение анализа. На месте проведения анализа откры­вают крышку прибора, отводят стопор 5 (см. рис. 3.5) и вставляют шток 9 в направляющую втулку 10 так, чтобы наконечник стопора сколь­зил по канавке штока, над которой указан объ­ем просасываемого воздуха (нужные объемы, для которых имеются градуированные шкалы, указаны на малых коробках, самих шкалах и в табл. 3.1).

Давлением руки на головку штока 9 сильфон 1 сжимают до тех пор, пока наконечник стопора не совпадет с верхним углубле­нием 9 на канавке штока, фиксируя сильфон в сжатом состоянии.

При помощи скребка на штырьке индикаторную трубку осво­бождают от предохранительных колпачков, не допуская попада­ния кусочков сургуча внутрь трубки. Если между столбиками порошка и пыжами образовался просвет, его устраняют легким нажатием штырька. После этого подготовленную индикаторную трубку при­соединяют к резиновой трубке прибора. Затем снима­ют заглушки с фильтрующего патрона и присоединяют его узким концом с помо­щью резиновой трубки к свободному концу инди­каторной трубки. Далее патрон вместе с индикаторной трубкой закрепляют на под­ставке прибора и устанавливают в месте за­мера.

Надавливая одной рукой на головку штока 9, другой рукой от­водят стопор 5. Как только шток начинает двигаться, сто­пор отпус­кают. В это время исследуемый воздух просасывает­ся через патрон и индикаторную трубку. Когда наконечник стопора войдет в ниж­нее углубление канавок, слышен щелчок. Продолжительность хода штока до защелкивания в верхнем положении должна совпа­дать со временем, указанным на малых коробках, в противном случае индикаторная трубка при­готовлена неправильно и замер неточен.

После защелкивания движение штока прекращается, а проса­сывание воздуха еще продолжается вследствие остаточного ва­куума в сильфоне. Общее время просасывания исследуемого воздуха указано на малой коробке и в табл. 3.1.

Таблица 3.1

Объемы газов, необходимые для проведения анализа

Наимено­вание ис­следуе­мого газа	Формула	ПДК мг/м3	Объем просасы­ваемого воздуха, мл	Время анализа, мин	Цвет индикатор­ного порошка по­сле анализа
Сернистый ангидрид	SO2	10	300	5	Белый
Ацетилен	С2Н2	300	265 60	6 3	Светло-коричневый
Оксид углерода	СО	20	220 60	8 5	Коричневый
Сероводород	H2S	10	300 30	5 2	Коричневый
Оксиды азота	NO, NO2	5	325 150	7 5	Красный
Аммиак	NH3	20	250 30	4 2	Синий

При просасывании исследуемого воздуха, содержащего вредные примеси, через индикаторную трубку часть столбика инди­каторного порошка со стороны входа воздуха окрашивается. Концентрацию определяемого газа находят по шкале 3, на которой указан объем пропущенного воздуха. Цифра, совпадающая с границей окрашенного столбика, укажет концентрацию (мг/м3). При низких концентрациях газов (паров), когда окрашенный столбик имеет длину 2-3 мм, т. е. меньше первого деления шкалы и, следовательно, отсчет концентрации становится затруд­нительным, допускаются повторные просасывания через ту же индикаторную трубку (2-3 раза). При этом длина окрашенного столбика увеличивается пропорционально объему просасываемого воздуха. Поэтому величина действительной концентрации будет равна концентрации, найденной по шкале и делённой за­тем на число просасываний.

Приборы и методика замеров концентрации кислорода

в воздухе

Шахтный интерферометр ШИ-6 служит для определения содержания кислорода в рудничном воздухе. Действие интерферометра основано на принципе фиксации смещения интерферен­ционной картины, возникающей при прохождении двух когерен­тных лучей света через камеры, одна из которых заполнена чистым воздухом, а другая - воздухом с примесью какого-либо газа, отличающегося от воздуха показателем преломления.

Прибор включает оптическую часть, газовоздушные камеры и соединительные элементы, помещаемые внутри металлического корпуса. В комплект прибора входят также пять пронумерован­ных поглотительных трубок, предназначенных для адсорбции метана при измерении концентрации кислорода.

Отбираемый для анализа воздух с помощью резиновой груши пропускают через систему фильтров и заполняют им изме­рительные камеры. После этого включают источник света и через окуляр определяют концентрацию кислорода по степени смещения интерференционной картины. Точность измерения концентрации кислорода составляет ± 0,1 %, пределы измерения 5-21 %.

Подготовку прибора к работе и определение содержания кислорода в рудничном воздухе следует производить в строгом соответствии с указаниями и рекомендациями, изложенными по его эксплуатации.

Переносной сигнализатор кислорода СКП-1 служит для не­прерывного контроля содержания кислорода в рудничном возду­хе. Принцип действия прибора основан на использовании явле­ния термомагнитной конвекции (конвекции газа, окружающего нагретое тело, расположенное в неоднородном магнитном поле кислородосодержащего воздуха). В результате конвекции про­исходит охлаждение чувствительного элемента, при этом меня­ется его электрическое сопротивление. По измерении послед­него определяется концентрация О2 в газовой смеси.

Пределы измерения содержания кислорода этим прибором 13-21%, звуковая и световая сигнализации прибора срабаты­вают при снижении кислорода до 19 %.

Газоопределитель химический ГХ-МО2 предназначен для экс­пресс - определения кислорода в рудничном воздухе в пределах от 0 до 21 % по объему при нормальном и аварийном режимах шахт. Принцип действия прибора основан на регистрации изменения окраски определенных веществ при их реакции с контролируемым газом. Газоопределитель ГХ-МО2 состоит из аспиратора АМ-5 и индикаторных трубок О2-21. Основная погрешность ГХ-МО2 не более 5 % от верхнего предела шкалы, до­полнительная при изменении температуры окружающего воздуха от нормальной (20± 2 °С) на каждые ±10°С - не более ±1% от верхнего предела шкалы.

Содержание кислорода с помощью этого прибора определяют следующим образом: в месте измерения концентрации аспиратор АМ-5 достают из чехла и делают два-три холос­тых хода для продувки клапана. Затем вынимают из футляра трубку и отламывают один ее конец, вблизи цифры. Отломанным концом трубку быстро вставляют в гнездо аспиратора, второй её конец отламывают с помощью специального приспособления, но так, чтобы не нарушить положения фильтра - прокладки и слоя порошка. Далее быстро сжимают сильфон до упора и просасывают 100 мл исследуемого воздуха через трубку. Сразу же после полного раскрытия сильфона аспиратора определяют концентрацию кислорода по размещению границы изменив­шего окраску слоя реагента в градуированной шкале трубки. Если граница неровная, за отсчет принимается середина окончания изменившего окраску слоя.

Практическая работа № 4

РАСЧЕТ ПРОТИВОПЫЛЕВЫХ МЕРОПРИЯТИЙ

ПРИ ПРОВЕДЕНИИ ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫХ ВЫРАБОТОК

Цель работы: произвести расчет противопылевых мероприятий для подготовительной выработки, проводимой проходческими комбай­нами по пласту угля с удельным пылевыделением gпл ³ 90г/т.

Общие сведения

Для данных условий может быть применен комплекс обеспыливающих мероприятий, включающий: увлажнение горного массива с помощью длинных скважин, орошение с подачей орошающей жидкости на режущий инструмент, пылеотсос с последующим пылеулавливанием, а также очистку исходящей из выработки вентиляционной струи с помощью водяных завес. Исходные данные для расчетов представлены в табл. 4.1.

Увлажнение горного массива с помощью длинных скважин

При нагнетании жидкости в забой подготовительной выработки через передовую скважину основными параметрами являются следую­щие: диаметр скважины dскв, м; длина скважины Lcкв, м; paдиус увлажнения R, м; глубина герметизации скважины Lг, м; давление нагнетания Pн, кгс/см2; расход жидкости на одну скважину Qc, м3; темп нагнетания gн, м3/ч или л/мин; продолжительность нагнетания Т, ч.

Диаметр скважин dскв определяется в зависимости от длины скважины и длины бурового инструмента, и на практике колеблется в пределах 45-100 мм.

Длина скважины определяется из выражения:

Lcкв = Lг + n × Lнед,

где Lг - глубина герметизации, м;

n - количество недель (n = 1);

Lнед - недельное подвигание подготовительного забоя, м.

Подвигание забоя принимается кратным неделе, с таким расчетом, чтобы бурение и нагнетание проводились в нерабочие дни.

Таблица 4.1

Исходные данные для расчетов

№	Параметры	Усл. обоз.	Варианты
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
1	Глубина герметизации, м	Lг	3	3	3,5	3,5	3,0	3,0	3,5	3,5	3	3
2	Подвигание подгото­вительного забоя за цикл, м	Lц	2,3	2,3	2,4	2,5	2,6	2,5	2,4	2,2	2,2	2,2
3	Высота увлажняемого слоя (мощность угольного пласта), м	h	1,2	1,3	1,4	1,2	1,3	1,4	1,2	1,3	1,4	1,2
4	Объемный вес угля, т/м3	Y	1,3	1,3	1,3	1,3	1,3	1,7	1,7	1,7	1,7	1,7
5	Прирост влаги, %	DW	2,0	2,0	2,5	2,5	2,0	2,0	2,5	2,5	2,0	2,0
6	Тип проходческого комбайна		ГПКС	4ПП-2м	4ПП-5
7	Производительность проходческого комбай­на, т/мин	А	1,8	1,8	1,8	3,5	3,5	3,5	3,5	3,5	3,5	3,5
8	Тип насоса		УНВ-2	УН-35	2УГНМ
9	Удельный расход воды на пылеулавливание, л/ м3	g3	0,2	0,18	0,17	0,16	0,15	0,14	0,13	0,12	0,11	0,1
10	Тип вентилятора для пылеулавливающей установки		В-1МП	В-2М
10	Количество воздуха проходящего через во­дяную завесу, м3/мин	Qв	200	250	300	350	400	400	400	450	500	500
11	Удельный расход воды на создание завесы, л/м3 воздуха	g4 ,	0,1	0,05	0,09	0,06	0,08	0,08	0,08	0,06	0,09	0,09
12	Начальная концентра­ция пыли, мг/ м3	Снач	1500	1600	1700	1800	1900	2000	2100	2200	2300	2400

Недельное подвигание забоя определяется из расчета, что в неде­ле 6 рабочих дней, nн = 6, за один рабочий день производится 2 цикла по проходке выработки, nд = 2.