Проветривание выработок посредством турбулентной диффузии

Турбулентная диффузия в выработках – это процесс удаления газов из ниш и камер, расположенных сбоку сквозной выработки, посредством эжектирующего (отсасывающего) действия вентиляционной струи воздуха, проходящей в сквозной выработке. Длина боковой выработки, ниши или камеры, на которую распространяется действие турбулентной диффузии в зависимости от ширины боковой выработки в и числа Рейнольдса Re определяется по эмпирической формуле /13/

для прямого тупика (на повороте сквозной струи под углом 90^о)

l = 0.0376 ∙в∙ Re^0.4

для бокового

l = 0.0085∙ в∙Re^0.5

Rе = 4 v ∙S/(Pν) - число Рейнольдса,

где v– скорость воздуха в сквозной выработке, м/с;

ν – кинематическая вязкость воздуха ν= 0,000015 м²/с.

S - площадь сечения сквозной выработки, м²;

Р – периметр сквозной выработки, м;

в – ширина тупика, м.

После определения расхода воздуха по указанным факторам принимается к реализации наибольшая из них и проверяется по минимально допустимой скорости движения воздуха v_min = 0,25 м/с /9, 11/.

Необходимо учитывать, что в данном случае речь идет о тупиках, в которых не производятся взрывные работы и другие технологические операции с выделением вредных примесей, и они не перекрываются перемычками.

 

Выбор вентиляторов местного проветривания (ВМП) и определение его производительности производится в соответствии с общепринятым порядком по требуемому расходу воздуха, депрессии и индивидуальной аэродинамической характеристике. В соответствии с требованием ЕПБ из расхода свежего воздуха Q_скв поступающего в сквозную выработку за счет общешахтной депрессии, вентилятор местного проветривания должен забирать не более 70% для подачи в проветриваемую тупиковую выработку. В соответствии с этим расход воздуха, проходящего в сквозной выработке, должен соответствовать следующему выражению

Q_скв ≥ (Q_в/0.7) ≥ 1.43Q_в,

где Q_в – производительность вентилятора местного проветривания, обеспечивающего подачу воздуха в тупиковую выработку.

С учетом потерь воздуха в трубопроводе расход воздуха Q_в, подаваемого вентилятором в выработку составит

Q_в = ρ_тр· Q_расч.

Величина коэффициента утечек воздуха ρ_тр в зависимости от общей длины трубопровод

Вентиляция шахт и рудников характеризуется значительной динамикой параметров в пространственной сети горных выработок. Состояние вентиляции шахт должно в связи с этим систематически контролироваться.

В соответствии с ЕПБ контролю подлежат следующие параметры вентиляции:

а) расход и скорость движения воздуха, проходящего через выработки и каналы вентиляторов;

б) концентрация кислорода, углекислого газа, окиси углерода, окислов азота, водорода, пыли;

в) температуры и относительной влажности воздуха;

г) давления и перепада давления (депрессии) в горных выработках;

д) контроль параметров работы главных вентиляторных установок, вентиляторов местного проветривания и вентиляционных сооружений.

Значения измеряемых параметров регистрируются в специальных журналах и наносятся на вентиляционные планы.

Контроль расхода воздуха производится практически во всех основных выработках с периодичностью не реже 1 раза в месяц.

Определение объемного расхода воздуха Q (в м³/с) осуществляется путем непосредственного измерения средней скорости в сечении выработки V и самой площади S выработки

Q = V · S

Измерение средней скорости движения воздуха осуществляется с помощью анемометров.

Принцип действия анемометра заключается в передаче скоростного давления на лопасти или чашечки вертушки, которая приводится во вращение. Скорость вращения вертушки прямо пропорциональна скорости движения воздуха.

v = a + bn

где n – частота вращения вертушки;

a и b – числовые коэффициенты, значения которых определяются для каждого анемометра путем тарировочных замеров скорости движения воздуха. Для каждого анемометра в заводских условиях строится график зависимости скорости движения от частоты вращения вертушки.

На практике наиболее широко используются крыльчатый анемометр АСО-3 и чашечный МС-13. С помощью АСО-3 измеряются скорости воздуха 0,15 до 5 м/с. МС-13 измеряются скорости от 1,5 до 20 м/с. Принцип действия таких анемометров: поток воздуха действует на лопасти или чашечки, которые передают вращение стрелкам счетчика через струнную ось. Измерение скорости производится следующим образом: 1) записывают показание счетчика n₁; 2) вводят анемометр в поток воздуха и в фиксированное время t₁ включают механизм счетчика; 3) счетчик выключают через некоторое время (60-100с) с фиксацией времени отключения t₂; 4) снимают показания счетчика по анемометру n₂; 5) определяют число делений в единицу времени по формуле

6) определяют скорость воздуха v по графику паспорта прибора.

В последнее время начинают широко внедряться электротермоанемометры, позволяющие оперативно определять скорость воздуха без дополнительных расчетов с регистрацией воздействия скорости в виде электрических сигналов, передающих значение скорости на цифровое табло прибора в виде конкретных значений скорости воздуха в м/с. При использовании таких приборов можно измерить скорости от до 20 м/с. К ним относятся АПР-1, АПР-2, ИСВ-1.

Замерные станции и пункты замеров расходов воздуха располагаются, как правило, на прямолинейных участках. Измерение скорости воздуха с использованием анемометров осуществляется путем равномерного обвода сечения выработки по горизонтальным и вертикальным линиям так, чтобы за время замеров охватить все сечения выработки. В практике вентиляции используется метод определения средней скорости по измеренной максимальной скорости воздуха. При этом средняя скорость будет равна v = k v_max, где коэффициент поля скоростей принимается равным 0,7-0,8 в зависимости от шероховатости стенок выработки. Площадь сечения выработки измеряется и подсчитывается по различным формулам в зависимости от формы сечения. Нередко значения площадей сечений заимствуют у маркшейдерской службы рудника.

Контроль содержания кислорода в рудничном воздухе осуществляется с помощью шахтного интерферометра ШИ-6, действие которого 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. Отбираемый воздух с помощью резиновой груши пропускается через систему фильтров и заполняет измерительные камеры. После этого включается источник света и через окуляр определяется концентрация кислорода по степени смещения интерференционной картины. Точность измерения ±0,1%, пределы измерения 5-21%. Для непрерывного контроля кислорода имеется переносной сигнализатор кислорода СКП-1. Пределы измерения его 13-21%, световая сигнализация осуществляется при снижении О₂ до 19%. Принцип действия прибора основан на использовании явления термомагнитной конвекции кислородосодержащего газа. По изменению электрического сопротивления за счет охлаждения чувствительного элемента определяется концентрация О₂ в газовой смеси.

Содержание кислорода определяется также с помощью химического газоопределителя ГХ-6. Принцип действия его заключается в изменении окраски веществ при их реакции с контролируемым газом. Прибор представляет собой аспиратор и индикаторные трубки. Погрешность этого прибора ±5% от верхнего предела шкалы. Проба воздуха аспиратором прокачивается через трубку, в которой происходит цветная реакция. По высоте окрашенного столбика определяют концентрацию газа.

Контроль содержания углекислого газа в воздухе осуществляется с помощью шахтных интерферометров ШИ-3, ШИ-5, ШИ-7, ШИ-8 и ШИ-10. Прибор ШИ-3 позволяет определять концентрацию углекислого газа в диапазоне от 0 до 6% с точностью ±0,3%. Модификация прибора ШИ-5 отличается от ШИ-3 тем, что в качестве источника освещения предусмотрено использование головного светильника индивидуального освещения. Прибор ШИ-7 предназначен для измерения высоких концентраций газа (до 100%). ШИ-8 и ШИ-10 отличаются более высокой точностью измерения концентрации газа (±0,2%).

Содержание углекислого газа может измеряться химическим газоопределителем ГХ-5 с индикаторными трубками СО₂ -2 с пределами измерения до 2%, СО₂ –15 – до 15%, СО₂ -50 до 50% углекислого газа. Погрешность измерения СО₂ составляет 10% от верхней шкалы каждой трубки.

Контроль концентрации метана осуществляется переносными приборами эпизодического действия, переносными автоматическими и стационарными автоматическими приборами. В качестве переносных используются те же приборы, что и для определения углекислого газа ШИ-3, ШИ-5, ШИ-7, ШИ-8 и ШИ-10. При контроле концентрации метана с помощью этих приборов воздух перед поступлением в измерительную камеру проходит через химический поглотитель углекислого газа, а при измерении этими приборами СО₂ поглотитель отключается. В первом случае измеряется концентрация метана, во втором – суммарная концентрация метана и углекислого газа. По разнице этих концентраций определяется концентрация углекислого газа.

Большое распространение в измерениях концентрации метана получили датчики, основанные на принципе термокаталитического окисления метана на поверхности чувствительного элемента. На этом принципе основана работа переносных автоматических анализаторов метана СМП-1 и СШ-2. Эти приборы оснащены системой звуковой и световой сигнализации при измерении метана от 2% и выше.

Эксплуатируется серийно выпускаемая аппаратура АМТ-3. Она является универсальной и на ее основе можно создавать системы как местной, так и общешахтной автоматической защиты и централизованного телеконтроля концентрации метана. С помощью АМТ-3 производится измерение концентраций метана в диапазоне до 2,5%. Используются также ряд зарубежных систем контроля.

Контроль концентрации окиси углерода, окислов азота, сероводорода, сернистых газов осуществляется переносными химическими газоопределителями ГХ-4. Пределы измерений СО от 0 до 0,2%, NO_x от 0 до 0,005%, H₂S – от 0 до 0,0066%, SO₂ – от 0 до 0,007%.

Погрешность измерения ±25%. Кроме того, эксплуатируются автоматические приборы (отечественные не точны и не надежны, зарубежные – Германия, Япония – дороги).

Контроль концентрации водорода, углеводородов осуществляется посредством химического анализа проб воздуха в газоаналитических лабораториях ВГСЧ с использованием комплексных методов анализа.

Контроль температуры воздуха осуществляется с помощью специальных ртутных термометров, а также самописцев-термографов.

Контроль относительной влажности воздуха, представляющей собой отношение массы водяных паров во влажном воздухе к массе водяных паров при полном насыщении воздуха и той же температуре, выраженной в процентах, осуществляется с использованием психрометра. Психрометр состоит из двух термометров, размещенных в защитных оправах. Резервуары термометров заключены в защитные трубки. В верхней части закреплены в колпачках, над которыми закреплен аспиратор, приводящийся в движение пружиной, заводимой ключом. Перед измерением один из термометров увлажняется за счет того, что резервуар его оборачивается батистовой тряпочкой, увлажняемой с помощью пипетки с водой. Вследствие испарения влаги увлажненный термометр показывает меньшую температуру, чем сухой термометр. Относительная влажность воздуха определяется по разности сухого и мокрого термометра с помощью специальных психрометрических таблиц.

Контроль давления воздуха осуществляется с помощью барометров-анероидов и барографов. Принцип действия барометров анероидов основан на измерении объема воздуха, находящегося в герметичном корпусе, при изменении давления. Особо чувствительны являются микробарометры с пределами измерений давления 720-840 мм рт.ст., погрешность ±0,3 мм рт.ст., у оптических микробарометров предел измерения 80 мм рт.ст., точность отсчета 0,02 мм рт.ст. Микробарографы обладают точностью измерения атмосферного давления такой же как микробарометры, и предназначены в качестве контрольных приборов при проведении депрессионных съемок. Последние модификации микробарографов типа М-75-2 предназначены для непосредственного проведения депрессионных съемок. Рабочий диапазон измеряемого атмосферного давления М-75-2 от 710 до 830 мм рт.ст, с перестройкой от 640 до 860 мм рт.ст. Цена деления отсчетного устройства 0,02 мм рт.ст. или 2,66 Па (0,27 мм вод.ст.)с пределом допустимой погрешности 4%.

Ранее для измерения депрессии использовались многопредельные микроманометры ММН. ММН позволяет измерять перепады давления 250 мм вод.ст. с точностью до 0,1 мм вод.ст. Измерение депрессий с помощью ММН сопряжено с использованием резиновых трубок, протягиваемых по выработкам; установка, регистрация отсчетов довольно трудоемки и в настоящее время практически этот способ проведения депрессионных съемок не используется. В последнее время начинают использовать электронные микробарографы зарубежного производства, отличающиеся высокой точностью, малыми габаритами, но они довольно дороги.

Организация пылевентиляционной службы предусмотрена для систематического контроля вентиляции на каждом подземном горном предприятии. Начальниками участков пылевентиляционной службы (ПВС) могут быть лица, имеющие высшее или среднее горнотехническое образование и стаж работы на рудниках не менее одного года. В штат ПВС входят горные мастера и газомерщики. Контроль за состоянием проветривания выработок включает в себя проверку расхода и скорости воздуха, определение депрессии в выработках и шахты в целом, проверку химического состава воздуха. Основная задача проветривания шахт – обеспечить все действующие забои достаточным расходом воздуха, в случаях неудовлетворительного проветривания лица вентиляционного надзора должны установить причины этого явления и устранить недостатки. Работники ПВС ежемесячно осматривают все вентиляционные устройства (двери, перемычки и пр.), осуществляют контроль за соблюдением пылегазового режима. В обязанности ПВС входит составление и корректировка вентиляционных планов и составление отчетности по вентиляции. Вентиляционные планы ежемесячно пополняются и не реже одного раза в полугодие (год) составляться заново. ПВС производит текущий ремонт вентиляционных устройств и вентиляционных выработок.

 

⇐ Предыдущая1234

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: