Газоанализатор ШИ-11 - (шахтный интерферометр) Технические характеристики:

НАЗНАЧЕНИЕ

Интерферометр шахтный ШИ-11 представляет собой переносной прибор, предназначенный для определения содержания метана и
углекислого газа в рудничном воздухе действующих проветриваемых горных выработок шахт, где максимальное содержание углекислого газа (местные скопления) допускается до 1 об.%. Прибором могут пользоваться вентиляционный надзор шахт и
работники добычных участков для контроля рудничной атмосферы, а также работники других отраслей промышленности.
Кроме того, прибор может быть использован для определения содержания углекислого газа до 6 об. % с умножением показаний прибора на поправочный коэффициент 0,95 (от градуировки шкалы по метану).

ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ

1. Диапазон измерений объемной доли, % метана от 0 до 6углекислого газа от 0 до 6.
2. Предел допускаемой основной абсолютной погрешности измерения на приборе ±0,2% СН4 (по объему) и СО2 (по объему) при Т=(20±2)°С и Р= 1013 гПа (760 мм рт. ст.)±10,7 гПа (8 мм рт. ст.).
3. Прибор может эксплуатироваться при изменении температуры окружающей среды от минус 10°С до плюс 40°С и атмосферном давлении от 960 г Па (720 мм рт. ст.) до 1067 гПа (800 мм рт.ст.)
4. Габаритные размеры, в мм, не более:
длина - 115
ширина - 54
высота - 186
5. Питание осуществляется от одного сухого элемента типа 343, установленного в приборе.
6. Масса прибора без футляра, кг, не более - 1,45
7. Исполнение прибора рудничное искробезопасное - РО, Иа.
8.Конструкция прибора обеспечивает автоматическую установку газовоздушной камеры из положения «контроль» в положение «измерение»; установку микровинтом интерференционной картины в нулевое положение непосредственно в шахте.

Назначение:

Принцип работы изделия

Действие прибора основано на измерении смещения интерференционной картины, происходящего вследствие изменения состава рудничного воздуха, который находится на пути одного из двух лучей, способных интерферировать. Величина смещения пропорциональна разности между показателями преломления света исследуемой газовой смеси и атмосферного воздуха. Интерференционная картина имеет одну белую ахроматическую полосу, ограниченную двумя черными (темными) полосами (с окрашенными краями). Исходное (нулевое) положение интерференционной картины фиксируется путем совмещения Левой черной (темной) полосы с нулевой отметкой неподвижной шкалы. Шкала прибора с равномерными делениями градуирована в процентах (по объему). Цена деления шкалы 0,2% СН4. Отметки шкалы через целые деления обозначены цифрами от 0 до 6.

Цель работы: – ознакомить с принципом действия, схемой и конструкцией шахтного интерферометра ШИ-11 и основными приемами контроля содержания метана и углекислого газа в атмосфере горных выработок.

1.1 Назначение шахтного интерферометра ши-11

Интерферометр шахтный ШИ-11 представляет собой переносной прибор, предназначенный для определения содержания метана и углекислого газа в рудничном воздухе действующих проветриваемых горных выработок шахт.

1.2 Технические данные

1. Пределы измерения:

2. Предел допускаемой основной абсолютной погрешности измерения на приборе ±0,2% СН 4 (по объему) или С0 2 (по объему) при Т=(20±2)°С и Р-1013гПа (760 мм рт. ст.) ±10,7 гПа (8 мм рт. ст.).

3. Прибор может эксплуатироваться при изменении температуры окружающей среды от минус 10°С до плюс 40°С и атмосферном давлении от 960 гПа (720 мм рт. ст.) до 1067 гПа (800 мм рт. ст.).

4. Габаритные размеры не более, в мм:

ширина - 54

высота - 184

5. Вес прибора без футляра не более, кг 1,45.

6. Время определения метана и углекислого газа, мин - 0,5.

7. Исполнение прибора рудничное искробезопасное - РО, И.

8. Конструкция прибора обеспечивает автоматическую установку газовоздушной камеры из положения «контроль» в положение «измерение»; установку микровинтом интерференционной картины в нулевое положение непосредственно в шахте.

1.3 Принцип работы прибора

Действие прибора основано на измерении смещения интерференционной картины, происходящего вследствие изменения состава исследуемого рудничного, воздуха, который находится на пути одного из двух лучей, способных интерферировать. Величина смещения пропорциональна разности между показателями преломления света исследуемой газовой смеси и атмосферного воздуха.

Интерференционная картина имеет одну белую ахроматическую полосу, ограниченную двумя черными полосами с симметрично окрашенными краями.

Исходное (нулевое) положение интерференционной картины фиксируется путем совмещения левой черной полосы с нулевой отметкой неподвижной шкалы. Шкала прибора с равномерными делениями градуирована в процентах (по объему). Цена деления шкалы 0,2% СН 4 . Отметки шкалы через целые деления обозначены цифрами от 0 до 6.

1.4 Конструкция прибора

Интерферометр шахтный типа ШИ-11 имеет литой силуминовый корпус, в котором смонтированы все детали прибора.

Общий вид прибора без футляра показан на рис. 1.1.

На корпусе прибора размещены:

– штуцер 1 для засасывания в прибор рудничного воздуха;

– распределительный кран 2;

– окуляр 3;

– штуцер с фильтром 4, на который надевается трубка резиновой груши;

– винт 5 для перемещения интерференционной картины в нулевое положение.

– кнопка «К» 6 для перемещения газовоздушной камеры в положение «К» - контроль (надписи - «И» и «К» нанесены на крышках кнопок).

– кнопка «И» 7 включения лампы для измерения.

– крышка отделения с поглотительным патроном 8.

Внутри корпус прибора разделен перегородками на три отделения.

В первом отделении размещаются оптические детали прибора

Рисунок 1.1 – Общий вид прибора

Во втором отделении (рис. 1.2) находятся:

– лабиринт 2, представляющий собой катушку с намотанной на ней трубкой из полихлорвинила.

– сухой элемент 1 типа 343 для питания лампы.

– выдвижная крышка 3, закрывающая отделение прибора.

В третьем отделении корпуса прибора (рис. 1.3) размещены:

– поглотительный патрон 1.

– патрон с лампой 4.

– штуцер 2, на который надевается трубка резиновой груши при заполнении воздушной линии чистым атмосферным воздухом. После прокачки воздушной линии прибора штуцер закрывается резиновым колпачком 3.

Рисунок 1.2 – Вид ШИ-11 со снятой нижней крышкой (второе отделение прибора с лабиринтом и источником питания)

Рисунок 1.3 – Вид ШИ-11 со снятой боковой крышкой (третье отделение прибора с поглотительным патроном).

1.4.1 Оптическая схема прибора

Рисунок 1.4 – Оптическая схема прибора (ход лучей при определении содержания метана или углекислого газа)

В оптическую схему (рис. 1.4 и 1.5) входят:

– лампа накаливания Л;

– конденсорная линза К;

– плоскопараллельная пластина (зеркало) З;

– подвижная газовоздушная камера А, имеющая три сквозных полости - 1, 2, 3, ограниченные плоскопараллельными стеклянными пластинками 4;

– призма полного внутреннего отражения П;

– призма полного внутреннего отраженияП 1 ;

– зеркало З 1 ;

– зрительная труба с объективом ОБ, окуляром ОК и щелевой диафрагмой с отсчетной шкалой С.

На рис. 1.4 показан ход лучей при определении содержания метана или углекислого газа. В этом случае свет от лампы накаливания Л проходит через конденсорную линзу К и параллельным пучком падает на зеркало З, где пучок света разлагается на два интерферирующих луча.

Первый луч света отражается верхней гранью зеркала З, проходит по полостям 1 и 3 газовоздушной камеры, которые заполнены чистым атмосферным воздухом, отражается призмами П, П 1 и после двукратного прохождения по полостям 1 и 3 выходит из камеры.

Второй луч света, отразившись от нижней посеребренной грани зеркала З и преломившись на его верхней грани, проходит через полость 2 газовоздушной камеры, заполненной рудничным воздухом, после отражения призмами П, П 1 и четырехкратного прохождения полости 2 выходит из нее.

Оба луча света, выйдя из камеры, попадают на зеркало З и, отраженные его верхней и нижней гранями, сходятся в один световой пучок, который зеркалом З 1 отклоняется под прямым углом и направляется в объектив ОБ.

Выйдя из объектива ОБ, пучок света проходит через щелевую диафрагму с отсчетной шкалой С в окуляр ОК, через который наблюдается интерференционная картина. При этом интерферирующие лучи проходят через разные газовоздушные среды, в результате чего происходит смещение интерференционной картины относительно нулевой отметки шкалы. По величине смещения интерференционной картины, которое пропорционально концентрациям газа, производится определение процентного содержания метана и углекислого газа.

На рис. 1.5 показан ход лучей при установке и проверке нулевого положения интерференционной картины. В этом случае свет от лампы Л проходит через конденсорную линзу К и параллельным пучком падает на зеркало З, где пучок света разделяется на два интерферирующих луча.

Оба луча света, отразившись от верхней и нижней граней зеркала, дважды проходят через полости 2 и 3 газовоздушной камеры в результате отражения катетными гранями призм П и П 1 .

Затем оба луча света попадают на зеркало З, отражаются его нижней и верхней гранями и сходятся в один световой пучок, который зеркалом З 1 отклоняется под прямым углом и направляется в объектив ОБ. Верхняя линза объектива выполнена подвижной, что дает возможность перемещать интерференционную картину вдоль отсчетной шкалы и устанавливать ее в нулевое положение.

Выйдя из объектива ОБ, пучок света проходит через щелевую диафрагму с отсчетной шкалой С и попадает в окуляр ОК. В этом случае на пути интерферирующих лучей находятся полости 2 и 3 газовоздушной камеры. Так как оптическая длина пути обоих интерферирующих лучей света одинакова, независимо от того, будет ли в газовой полости 2 газовоздушной камеры воздух или газ, интерференционная картина смещаться не будет, т. е. останется в исходном нулевом положении.

Рисунок 1.5 – Оптическая схема прибора (ход лучей при установке и проверке нулевого положения интерференционной картины)

1.4.2 Газовоздушная схема прибора

Газовоздушная схема прибора (рис. 1.6) состоит из двух обособленных друг от друга линий - газовой и воздушной.

Рисунок 1.6 – Газовоздушная схема прибора

В газовую линию прибора входят:

– распределительный кран 4, предназначенный для изменения направления движения газовой смеси в зависимости от определяемого газа (метан или углекислый газ);

– 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, КСМ для поглощения паров воды. Обе части поглотительного патрона имеют фильтры для улавливания пыли и разделены клапаном;

– газовая полость 2 газовоздушной камеры.

В воздушную линию прибора входят:

– штуцер 6;

– соединительные резиновые трубки 8;

– воздушные полости 1 и 3 газовоздушной камеры;

– лабиринт 7, который предназначен для поддержания в воздушной линии прибора давления, равного атмосферному давлению и сохранения чистого атмосферного воздуха. При определении метана рудничный воздух через распределительный кран попадает в отделение поглотительного патрона, заполненное ХПИ.

Затем рудничный воздух, очищенный от углекислого газа, по соединительной трубке попадает в отделение поглотительного патрона, заполненное силикагелем. Далее рудничный воздух, очищенный от углекислого газа, паров воды и пыли, попадает в полость 2 газовоздушной камеры, откуда через резиновую грушу выходит в атмосферу.

При определении углекислого газа рудничный воздух через распределительный кран 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. 1.6 стрелками.

Что такое ШИ, его виды, назначение прибораОсновным типом переносного прибора эпизодического действия для определения
концентрации метана и углекислого газа в рудничном воздухе служит шахтный
интерферометр (ШИ). Действие приборов типа ШИ основано на явлении интерференции
лучей света, проходящих через разные газовые среды с неодинаковой оптической
плотностью. Определение концентрации газа производится путём измерения смещения
интерференционной картины относительно её нулевого положения. Величина смещения
пропорциональна разности между оптической плотностью чистого воздуха и исследуемой
газовой смеси. Эта разность тем больше, чем выше концентрация исследуемого газа в
газовой смеси (рудничном воздухе). В настоящее время шахты оснащены
интерферометром ШИ-10, ШИ-11, ШИ-12 и ШИ-6. Приборы ШИ-10 и ШИ-11 предназначены
для определения содержания CH4 и CO2 в рудничном воздухе в пределах от 0 до 6 % по
объёму. Прибор ШИ-12 предназначен для измерения высоких (до 100 %) концентраций
метана (например, в дегазационных трубопроводах). Прибор ШИ-6 служит для измерения
содержания CH4, CO2 и кислорода в шахтном воздухе.

На рисунке представлен ШИ-11. Устройство прибора ШИ-11 и порядок работы с ним: ШИ-11 применяются для контроля рудничной атмосферы при ведении г

На рисунке представлен ШИ-11.
Устройство прибора ШИ-11 и порядок работы с ним:
ШИ-11 применяются для контроля рудничной
атмосферы при ведении горноспасательных работ, в
трубопроводах шахтных и дегазационных системах, в
колодцах, промышленных котлах и резервуарах.
Конструкция приборов обеспечивает автоматическую
установку газовоздушной камеры из положения
“контроль” в положение “измерение”; установку
микровинтом интерференционной картины в нулевое
положение. Прибор относится к взрывозащищенному
электрооборудованию с уровнем взрывозащиты
“особовзрывоопасная”; вид взрывозащиты
“искробезопасная электрическая цепь”

Технические характеристики прибора

◦
Пределы измерения содержания газов в объемных долях 0 - 6, %
◦
Рабочие условия эксплуатации прибора:
◦
температура окружающей среды,°С от -10 до +40
◦
атмосферное давление, мм рт.ст. 720 - 800
◦
Время одного определения, мин 0,5
◦
Исполнение прибора:
◦
- рудничное РО
◦
- искробезопасное
◦
Габаритные размеры, мм 115×54×186
◦
Масса прибора без футляра, кг 1,45

Способ определения метана

Определения содержания метана в рудничном воздухе При определении содержания
метана распределительный кран ставится в положение “CH4”. Путём трёх сжатий
резиновой груши проба рудничного воздуха через штуцер или надетую на него резиновую
трубку прокачивается через прибор. При этом рудничный воздух через кран поступает в
отделение поглотительного патрона, заполненное ХПИ, поглощающим углекислый газ.
Далее рудничный воздух, очищенный от углекислого газа, проходит через силикагель, где
очищается от паров воды и пыли, после чего поступает в газовую полость. Таким образом,
при установке распределительного крана в положение “CH4” в газовую полость поступает
только метановоздушная смесь. Если набранный в прибор рудничный воздух содержит
метан, то интерференционная картина сместится вправо вдоль шкалы. При наблюдении в
окуляр по смещённому относительно нуля положению левой чёрной полосы
интерференционной картины производят отсчёт делений шкалы. Результат выражается с
точностью 0.1%.

Примечания

1) Прибор позволяет точно определить содержание метана в воздухе в том случае, когда
содержание углекислого газа в месте замера не превышает 1%. При большем содержании
углекислого газа ХПИ не полностью поглощает его и в газовую полость поступает не только
метан, но и углекислый газ, что увеличивает смещение интерференционной картины.
2) Для повторного определения содержания газов предварительной подготовки прибора не
требуется, т.к. при троекратном прокачивании, грушей газовой линии предыдущая проба
полностью удаляется из прибора и заменяется новой. Определение содержания газов в
рудничном воздухе с использованием пробозаборника.

Сравнение с химическим определителем метана АС-1

Газоопределитель представляет собой портативный химический прибор, принцип действия
которого основан на изменении окраски индикаторной массы в трубке при пропускании через
нее газовой смеси, содержащей определяемый газ, измерении содержания газа по длине
изменившего окраску слоя. Длина изменившего окраску слоя пропорциональна процентному
содержанию определяемого газа и объему протянутого через индикаторную трубку воздуха.
Трубки индикаторные представляют собой стеклянные трубки, герметизированные запайкой
двух оттянутых концов. Трубки заполнены индикаторными массами, взаимодействующие с
определяемым газом. С обоих концов трубки имеют фильтры прокладки. На поверхностях
трубок нанесены: измеряемый газ; шкалы с соответствующими значениями концентраций газов;
стрелка, указывающая направление движения воздуха через трубку; товарный знак заводаизготовителя.
Технические характеристики аспиратора АС-1:
Объем всасываемого воздуха за один рабочий ход, мл 100±5
Масса с чехлом, кг, не более 0,38
Габаритные размеры, мм 155х56х90
^ Предельно допустимые концентрации газов

и способы их обнаружения

Название газа, формула	ПДК, %	ПДКмг/м 3	Способы обнаружения и оперативного определения концентрации газов
1	2	3	4
Кислород, О 2	20,0		Интерферометром ШИ-6, газоанализатором ГХ-МО 2 , сигнализатором кислорода СКП-1
Углекислый газ, СО 2	0,5		Интерферометрами ШИ-10, ШИ-11, газоанализатором ГХ-МСО 2
Оксид углерода, СО	0,0017	20	Бумажка, смоченная раствором пятиокиси йода, при наличии СО темнеет; раствор крови человека или животного (10 капель крови на 100см 3 воды) превращается из светло-желтого в светло-розовый; с помощью газоанализаторов ГХ-МСО и УГ-2
Сернистый газ, SO 2	0,00038	10	По запаху; с помощью газоанализаторов ГХ-МSO 2 и УГ-2
Сероводород, H 2 S	0.00071	10	По запаху; с помощью газоанализаторов ГХ-МH 2 S, ГХК и УГ-2
Оксиды азота, NO 2	0.00026	5	C помощью газоанализаторов ГХ-М(NO + NO 2), ГХК и УГ-2
			Продолжение табл. 3.1
1	2	3	4
Формальдегид, NCHO Акролеин, СН 2 СНСНО	0.00004	0.5	По запаху; с помощью фуксинсерной кислоты, которая при взаимодействии с альдегидами окрашивается в розово-красный цвет; газоанализатором ГХК.
Метан, СН 4	0,5; 1,0;		С помощью интерферометров, ШИ-10, ШИ-11, сигнализаторов метана «Сигнал-2», систем автоматического контроля метана «Метан», АМТ-4 и др
Бензин		0,3	По запаху; с помощью газоанализаторов ГХК и УГ-2

^ Приборы и методика замеров концентрации различных

газов и паров

Приборы и методика определения метана и углекислого газа в рудничном воздухе. Шахтный интерферометр Ши -10 представляет собой переносной прибор, предназначенный для определения концентрации метана и углекислого газа в руд­ничном воздухе действующих проветриваемых горных выработок шахт. Прибором могут пользоваться вентиляционный надзор и ИТР шахт для контроля рудничной атмосферы.

Принцип работы прибора . Действие прибора основано на измерении смещения интерференционной картины, происходяще­го вследствие изменения состава исследуемого рудничного воздуха, который находится на пути одного из двух лучей, способных интерферировать. Величина смещения пропорцио­нальна разности между показателями преломления света иссле­дуемой газовойсмеси и атмосферного воздуха, то есть, чем больше будет содержание СН 4 или СО 2 в исследуемом газе, тем смещение будет больше.

В интерференционной картине можно выделить две черные полосы с белым промежутком между ними. Ис­ходное (нулевое) положение интерференционной картины фикси­руется путем совмещения левой черной полосы с нулевой от­меткой неподвижной шкалы. Шкала прибора с равномерными де­лениями градуирована в процентах (по объему). Цена деления шкалы 0,25% СН 4 . Отметки шкалы через целые деления обоз­начены цифрами от 0 до 6.

Конструкция прибора . Интерферометр шахтныйтипа Ши -10 имеет литой силуминовый корпус, в котором смонтированы все детали прибора.

Общий вид прибора без футляра показан на рис. 3.1. На корпусе прибора размещены: штуцер 1 для засасывания в прибор

рудничного воздуха; рас­пределительный кран 2; окуляр 3; штуцер 4, на ко­торыйнадева­ется трубка рези­новой груши; микро­винт для пе­ремещения ин­терференци­онной кар­тины в поле зре­ния оку­ляра 5; переключа­тель для пере­мещения газо­воздушной камеры в по­ложение «И» – измере­ние и «К» - кон­троль 6; кнопка 7 включе­ния лампы; па­трон 9 с лампой 9, крышка отделе­ния с по­глотительным па­тро­ном 8.

Внутри корпус прибора

Рис. 3.1. Общий вид шахтного разделен перегородками на

интерферометра ШИ-10 три отде­ле­ния. В первом

отде­лении размещаются оп­тические детали прибора (рис.3.2): лампа накаливания Л; конденсорная линза R, плоскопарал­лельная пластина (зеркало) З; подвижная газовоздушная камера А, имею­щая три сквозных полости – 1, 2, 3, ограниченные плоскопа­рал­лельными стеклянными пластинками 4; призмы полного внутрен­него отражения П и П 1 ; зеркало З 1 ; зрительная труба с объективом ОБ, окуляром ОК и щелевой диафрагмой с отсчетной шкалой Ш.

На рис. 3.2 показан ход лучей при определении содержания ме­тана или углекислого газа. В этом случае свет от лампы накалива­ния Л проходит через конденсорную линзу R и параллельным пуч­ком падает на зеркало З, где пучок света разлагается на два интер­ференционных луча.

Первый луч света отражается верхней гранью зеркала З, про­ходит по полостям 1 и 3 газовоздушной камеры, которые за­пол­нены чистым атмосферным воздухом, отражается призмами П, П 1 и посла двукратного прохождения по полостям I и 3 выхо­дит из ка­меры.

Рис. 3.2. Оптическая схема интерферометра ШИ-10 (ход лучей при определении концентрации метана и углекислого газа)

Рис. 3.3. Оптическая схема интерферометра ШИ-10 (ход лучей при установке и проверке нуля)

Второй луч света, отразившись от нижней посеребренной грани зеркала З и преломившись на его верхней грани, проходит через полость 2 газовоздушной камеры, заполненной рудничным воздухом, после отражения призмами П, П 1 и четырехкратного прохождения полости 2 выходит из нее.

Оба луча света, выйдя из камеры, попадают на зеркало З и отраженные его верхней и нижней гранями сходятся в один пучок, который зеркалом З 1 отклоняетсяпод прямымугломи направляется в объектив ОБ.

Выйдя из объектива ОБ, пучок света проходит через щелевую диафрагму Ш с отсчетной шкалой в окуляр ОК, через который наблюдается интерференционная картина. При этом интерферирующие лучи проходят через разные газовоздушные среды, в результате чего происходит смещение интерференционной картины относительно нулевой отметки шкалы. По величине смещения интерференционной картины, которое пропорционально концентрациям газов, производится определение процентного содержания метана и углекислого газа.

На рис. 3.3 показан ход лучей при установке и проверке нулевого положения интерференционной картины. В этом случае свет от лампы Л проходит через конденсорную линзу К и параллельным пучком падает на зеркало З, где пучок света разделяется на два интерферирующих луча.

Оба луча света, отразившись от верхней и нижней граней зеркала, дважды проходят через полости 1 и 2 газовоздушной камеры в результате отражения катетными гранями призм П и П 1 . Затем оба луча света попадают на зеркало З, отражаются его нижней и верхней гранями и сходятся в один световой пучок, который зеркалом З 1 отклоняется под прямым углом и на­правляется в объектив ОБ. Верхняя линза объектива выполнена подвижной, что дает возможность перемещать интерференционную картину вдоль отсчетной шкалы и устанавливать ее в нуле­вое положение.

Выйдя из объектива ОБ, пучок света проходит через щеле­вую диафрагму Ш с отсчетной шкалой и попадает в окуляр ОК. В этом случае на пути интерферирующих лучей находятся полос­ти 1 и 2 газовоздушной камеры. Так как оптическая длина пути обоих интерферирующих лучей света одинакова, независимо от того, будет ли в газовой полости 2 газовоздушной камеры воздух или газ, интерференционная картина смещаться не будет, т.е. останется в исходном нулевом положении.

Во втором отделении (нижнем) находится лабиринт (рис 3.4), пред­ставляющий собой катушку с намотанной на ней трубкой из по­лихлорвинила. Здесь же помещается сухой элемент типа 343. для питания лампы. Эта часть прибора закрывается выдвижной крышкой.

В третьем отделении корпуса прибора помещен поглотительный патрон. Здесь же находится штуцер, на который на­девается трубка резиновой груши при заполнении воздушной линии чистым атмосферным воздухом. После прокачки воздушной линии прибора штуцер закрывается резиновым колпачком.

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 СН 4) 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 СО 2) 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 переключатель 6 (см. 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 "СН 4 ". 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 "СО 2 " 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 фильтрующихпатронов. . 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 предварительногосжатия сильфона штоком.

На гранях (под головкой штока) обозначены объемы про­са­сываемого при анализе воздуха. На цилин­дрической поверхности што­ка имеются четыре продоль­ные канавки, каждая с дву­мя углуб­лениями8, 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/м 3 .

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 (однаили 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 90-91мм, внутренним диаметром 2,5 – 2,6мм, 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/м 3	Объем просасы­ваемого воздуха, мл	Время анализа, мин	Цвет индикатор­ного порошка по­сле анализа
Сернистый ангидрид	SO 2	10	300	5	Белый
Ацетилен	С 2 Н 2	300	265	6	Светло-коричневый
Оксид углерода	СО	20	220	8	Коричневый
Сероводород	H 2 S	10	300	5	Коричневый
Оксиды азота	NO,	5	325	7	Красный
Аммиак	NH 3	20	250	4	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/м 3). При низких концентрациях газов (паров), когда окрашенный столбик имеет длину2-3 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 О 2 в газовой смеси.

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

Газоопределитель химический ГХ-МО 2 предназначен дляэкс­пресс - 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-МО 2 состоит из аспиратора АМ-5 и индикаторных трубок О 2 -21. Основная погрешность ГХ-МО 2 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 слояпорошка. 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 g пл  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 d скв , м; длина скважины L c кв , м; paдиус увлажнения R , м; глубина герметизации скважины L г , м; давление нагнетания P н , кгс/см 2 ; расход жидкости на одну скважину Q c , м 3 ; темп нагнетания g н , м 3 /ч или л/мин; продолжительность нагнетания Т , ч.

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

Длина скважины определяется из выражения:

L c кв = L г + n  L нед,

Где L г - глубина герметизации, м;

n - количество недель (n = 1);

L нед - 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	L г	3	3	3,5	3,5	3,0	3,0	3,5	3,5	3		3
2	Подвигание подгото­вительного забоя за цикл, м	L ц	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/м 3	Y	1,3	1,3	1,3	1,3	1,3	1,7	1,7	1,7	1,7		1,7
5	Прирост влаги, %	W	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/ м 3	g 3	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, м 3 /мин	Q в	200	250	300	350	400	400	400	450	500		500
11	Удельный расход воды на создание завесы, л/м 3 воздуха	g 4 ,	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/ м 3	С нач	1500	1600	1700	1800	1900	2000	2100	2200	2300		2400

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

L нед = n н  n д  L см,

Где L см - подвигание подготовительного забоя за смену, м.

Радиус увлажнения R (м) определяется из выражения:

^ R = 2h,

где h - высота выработки вчерне (мощность слоя), м.

Расход жидкости на одну скважину Q c (м 3) равен:

Q c

Где  - объемный вес угля, т/м 3 ,

g 1 - удельный расход жидкости, л/т;

g 1 = 10W,

Где W - прирост влаги, %.

Темп нагнетания g н принимается равным производительности насосных установок. Для насосов УНВ-2 - g н = 30 л/мин; УН-35 - 35 л/мин; 2УГНМ - 45 л/мин.

Продолжительность нагнетания Т (ч) определяется по фор­муле:

^ Орошение при работе проходческого комбайна

Расход воды, необходимый для орошения, определяется из выражения:

Q о = А  g 2 ,

Где A - производительность проходческого комбайна, т/мин;

g 2 - удельный расход воды. Для проходческих комбай­нов избирательного действия g 2 = 40 л/т.

Число форсунок в оросительной системе должно быть таким, чтобы их суммарная производительность при требуемом давлении воды была равна расчетному расходу воды. При среднем времени работы комбайна, равном за смену 2 ч и при трехсменном режиме

работы общий расход воды за сутки Q / 0 (м 3 /сут) со­ставит:

^ Пылеулавливание при работе проходческого комбайна

Согласно нормативным требованиям проходческие комбайны должны быть оборудованы пылеулавливающими установками, предна­значенными для отсоса и последующего улавливания ви­тающей пыли.

Расход воды на пылеулавливание Q / общ рассчитывается из условия рекомендуемого удельного ее расхода:

Q / общ = Q 1  g 3 ,

Где g 3 - удельный расход воды на пылеулавливание, л/м 3 возду­ха;

Q 1 - производительность вентилятора для пылеулавливающей установки, м 3 /мин. Для вентилятора В-1МП - произ­водительность равна 140 м 3 /мин, для вентилятора В-2М - производительность равна 200 м 3 /мин.

Расход воды на пылеулавливание за сутки составит:

Q общ = 3  2  60  Q / общ , л/сут.

Обеспыливание воздуха водяной завесой

Очистка от пыли вентиляционного потока воздуха производит­ся с помощью водяной завесы ВЗ-1, устанавливаемой в 40-50 м от забоя и включаемой периодически (в период наибольшего пылеобразования). Завеса подключается к пожарно-оросительному водопроводу.

С учетом того, что водяная завеса будет включаться на 1.5 часа в смену, расход воды на завесу определяется из выражения:

Q 3 = 3  1,5  60  Q в  g 4 , л/сут,

Где Q в - количество воздуха, проходящего в месте установки

Водяной завесы, м 3 /мин;

g 4 - удельный расход воды на создание водяной завесы, л/м 2 .

^ Ожидаемый уровень запыленности воздуха в зоне

работы комбайна

Общий эффект снижения запыленности воздуха при применении выбранного комплекса мероприятий рассчитывается по следующей зависимости:

Э = 1-(1-Э 1)(1-Э 2)(1-Э 3),

Где Э - общий эффект снижения запыленности воздуха;

Э 1 = 0,6 - эффективность пылеподавления при предварительном увлажнении;

Э 2 = 0,8 - эффективность пылеподавления при орошении;

Э 3 = 0,7 - эффективность пылеотсоса.

Остаточная запыленность С ост рассчитывается из выражения:

С ост = С нач – С нач  Э,

Где С нач - начальная концентрация пыли, мг/м 3 .

Если остаточная запыленность превышает уровень предельно допустимых концентраций необходимо планировать применение противопылевых респираторов.

Предельно допустимая концентрация для угольной пыли на рабочих местах – 10 мг/м 3 .

Практическая работа № 5

^ РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ПРОТИВОПЫЛЕВЫХ

МЕРОПРИЯТИЙ ОЧИСТНОГО ЗАБОЯ

Цель работы : рассчитать параметры обеспыливания для мероприятий, которые должны проводиться при отработке пластов III группы пыльности. В этом случае для обеспыливания воздуха в очистном забое применяется комплекс противопылевых мероприятий, включающий: предварительное увлажнение угля в мас­сиве, орошение при работе комбайна и в местах пересыпа угля, а также очистку воздуха, исходящего из очистного забоя, водяной завесой.

Расчёт нагнетания воды в угольный массив с помощью высоконапорных насосных установок для пластов мощностью более 1,3 м (расчетные варианты I - 5) производить только из подготовительных выработок, а для пластов мощностью менее 1,3 м (расчетные варианты 6 - 10) - только через скважины, пробуренные из очистного забоя. Исходные данные для расчетов представлены в табл.5.1.

^ Таблица 5.1

Исходные данные для расчетов

	Параметры	Усл. обоз.	Варианты
			1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13
1	Длина очистного забоя, м	L 1	200	200	200	190	190	190	175	175	180	180
2	Расстояние между сква­жинами, м	L с	25	23	20	26	25	25	30	25	26	25
3	Средняя плотность угля, т/м 3	Y	1,71	1,71	1,71	1,37	1,37	1,35	1,3	1,37	1,71	1,71
4	Мощность пласта, м	Н	1,8	1,7	1,9	1,4	1,3	1,0	0,8	0,9	1,0	1,1
5	Удельный расход жидкости при нагнетании воды в пласт, л/т	g 1	20	20	15	25	25	15	18	18	25	25
6	А с	900	800	900	750	750	650	650	650	650	650
7	Тип комбайна		ГШ68	ГШ68	К103	ГШ68	К103	К103	1К101	1К101	1К101	1К101
s	Захват комбайна, м	Н к	0,63	0,63	0,8	0,63	0,8	0,8	0,8	0,8	0,8	0,8
9	Производительность комбайна, т/мин	P к	3,5	3,5	1,7	3,0	1,7	1,7	1,2	1,2	1,2	1,2
10	Тип насосной установки		УНВ-2		УН-35		2ГНУМ		УНВ-2
11	Удельный расход жидко­сти при орошении на комбайне, л/т	g 2	30	30	30	25	30	25	25	30	25	30
12	Удельное пылевыделение шахтопласта, г/т	g пл	140	140	130	130	140	120	125	130	130	150
13	Глубина герметизации скважин, м	L г	5,5	5,5	6,0	6,5	6,5	6,0	6,0	6,0	6,5	6,5
Продолжение табл. 5.1
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13
14	Количество воздуха, прохо­дящего по забою, м 3 /мин		900	900	800	600	700	700	500	500	400	500
15	Скорость движения воз­духа в очистном забое, м/с	V	1,8	1,8	1,8	1,9	1,9	1,9	1,7	1,8	1,9	1,5
16	Показатель приведенной степени измельчения, м/с	К м	0,034	0,05	0,039	0,055	0,065	0,07	0,095	0,09	0,08	0,07
17	Показатель, учитываю­щий изменение удельно­го пылевыделения	К п	1,1	1.1	1.1	1.1	2,1	1.5	1.4	1,4	1,4	1.4
18	Удельный расход воды для очистки воздуха от пыли, л/м 3 воздуха	g 3	0,05	0,06	0,07	0,068	0,05	0,05	0,06	0,06	0,06	0,06
19	Удельный расход воды на погрузочном пункте, л/м	g l	5	5	5	5	5	5	5	5	5	5
20	Максимальный размер частиц пыли, витающей в воздухе, мкм	d	90	90	95	100	95	90	90	75	60	60
21	Эффективность увлаж­нения угля в массиве, в долях	э 1	0,5	0,51	0,52	0,53	0,54	0,55	0,56	0,57	0,58	0,59
22	Эффективность ороше­ния на комбайне, в долях	Э 2	0,83	0,84	0,83	0,84	0,84	0,83	0,84	0,83	0,84	0,83

^ Предварительное увлажнение угля в массиве через скважины, пробуренные из подготовительных выработок

Для бурения скважин используется буровая установка БЖ45-100Э, позволяющая бурить скважины диаметром 45 мм, длиной до 100 м. Так как бурение скважин будет осуществляться из вентиляционного и откаточного штреков, длину скважин определим из выражения:

Где L 1 - длина очистного забоя, м.

Скважины бурят посредине мощности пласта. Расстояние между скважинами принимается равным 10-30 м, герметизация скважин осуществляется с помощью герметизатора «Таурас».

Количество жидкости Q скв (м 3), которое необходимо подавать в скважину, определяется по формуле:

Где L скв - длина скважины, м;

L c

^ Н - мощность пласта, м;

g 1 - удельный расход жидкости,л/т.

Продолжительность нагнетания жидкости в скважину Т н (ч) определяется из выражения:

Где Q скв - количество жидкости, нагнетаемое в скважину, м 3 ;

g н - темп нагнетания, м 3 /ч.

Темп нагнетания принимаем равным производительности насосных установок. Для насосов УНВ-2 - 30 л/мин, УН-35 - 35 л/мин, 2УГНМ - 45 л/мин.

Продолжительность бурения скважины:

,

Где V б = 7,5 м/ч – применяемая скорость бурения скважины бурильной установкой БЖ45-100Э.

Расстояние между первой скважиной и плоскостью очистно­го забоя определим из выражения:

L 3 = TV 0 + 15,

Где Т - продолжительность бурения и нагнетания в нее жидкости, ч:

Т = Т бур + Т н;

V 0 - средняя скорость подвигания очистного забоя, м/сут, определяется из выражения:

Где

Н к - захват комбайна, м.

Для повышения эффективности предварительного увлажнения угля в массиве к воде необходимо добавить смачиватель ДБ в концентрации 0,2 %.

^ Предварительное увлажнение угля в массиве через скважины, пробуренные из очистного забоя

Необходимая длина скважины определяется из выражения:

L скв = L г + L нед,

Где L г - глубина герметизации скважин, м;

L нед - недельное подвигание лавы, м.

Где

Н к - захват комбайна, м;

Н - вынимаемая мощность пласта, м;

 - средняя плотность угля, т/м 3 ;

L 1 - длина лавы, м.

Количество жидкости Q с (м 3), которое необходимо подать в скважину, определяется по формуле:

Где L c - расстояние между скважинами, м;

g 1 - удельный расход воды, л/т.

Продолжительность нагнетания жидкости в скважину Т н (ч) определяется по формуле:

Где d н – темп нагнетания, м 3 /ч.

^ Орошение при работе выемочного комбайна

Расход воды Q 3 (л/мин), используемый для орошения на комбайне, определим из выражения:

Q 3 = P к  g 2 ,

Где Р к - производительность комбайна, т/мин;

g 2 - удельный расход воды, л/т.

Суточный расход воды на орошение составит:

Q сут = А  g 2 ,

Где А - суточная добыча угля из забоя, т.

^ Обеспыливание вентиляционной струи, исходящей

из очистного забоя

Применение увлажнения угля в массиве и орошения при рабо­те комбайна позволит обеспечить остаточную запыленность воздуха на уровне:

Где g пл - удельное пылевыделение шахтопласта, г/т;

^ V - скорость движения воздуха в очистном забое, м/с;

 - количество воздуха, проходящего по забою, м 3 /мин;

К м - показатель приведенной степени измельчения;

К п - показатель, учитывающий изменение удельного пылевыделения в зависимости от компоновки комбайна;

К д - коэффициент, учитывающий верхний предел крупности пыли, К д = 1,34;

К v - коэффициент, учитывающий влияние скорости движения воздуха (определяется по графику, представленному на рис. 4.1);

К с - коэффициент, учитывающий наличие обеспыливающих мероприятий:

К с = (1 – Э 1 )(1 – Э 2 ) ,

Где Э 1 = 0,6 - эффективность увлажнения угля в массиве,

Э 2 = 0,8 - эффективность орошения на комбайне, в долях.

Р
ис. 5.1. Зависимость коэффициента К v от скорости воздуха

в очистном забое

Для обеспыливания вентиляционной струи и снижения пылеотложения на вентиляционном штреке в 10 - 20 м от выхода из очистного забоя устанавливается однорядная водяная завеса. Расход воды завесой составит:

Q =   g 3 ,

Где  - количество воздуха, проходящего через очистной забой и водяную завесу, м 3 /мин;

g 3 - удельный расход воды для очистки воздуха от пыли, л/м 3

^ Обеспыливание на погрузочном пункте очистного забоя

Подавление пыли, образующейся в месте пересыпа угля из забойного конвейера на штрековый, осуществляется с помощью ко­нусных оросителей с углом раствора факела 75°. Для данных ус­ловий удельный расход воды должен составлять 5 л/т.

Суточный расход воды Q сут (м 3) для орошения на погрузочном пункте составит:

Q сут = А  g 4 ,

Где А - суточная добыча угля из забоя, т;

g 4 - удельный расход воды, л/т.

подготовка их к работе.

2.1. Для определения концентрации метана, углекислого газа в рудничном воздухе действующих горных выработок рудников должны применять шахтные интерферометры (приборы типа ШИ-10, ШИ-11).

2.2. Технические данные приборов:

2.3. Действие прибора основано на изменении смещения интерференционной картины. Величина смещения пропорциональна разности между показателями преломления света исследуемой газовой смеси и атмосферного воздуха.

Интерференционная картина имеет одну белую полосу, ограниченную двумя черными полосами и симметрично окрашенными краями.

Исходное нулевое положение интерференционной картины фиксируется путем совмещения левой черной полосы с нулевой отметкой неподвижной шкалы.

2.4. Перед спуском в шахту лица, получившие интерферометры из ламповой должны проверить их на исправность и пригодность к работе.

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

2.6. Проверить герметичность газовой линии прибора. Для этого закрыть плотно штуцер засасывания в прибор воздуха и произвести сжатие груши. Газовая линия герметична, если после сжатия груша не расправляется. При быстром расправлении необходимо найти и устранить неисправность прибора или возвратить прибор обратно в ламповую для замены на исправный.

2.7. Нажать кнопку включения лампы и посмотреть в окуляр. Если интерференционная картина и шкала окажутся не четкими, вращением окуляра навести их на резкость и установить интерференционную картину в нулевое положение.

2.8. При спуске в шахту и во время ходьбы по горным выработкам необходимо носить интерферометр (прибор) на плечевом ремне, предохраняя его от удара, попадания грязи, влаги и пыли.

Определение содержания метана и углекислого газа шахтным

Интерферометром ШИ-10.

3.1. Перед определением содержания метана необходимо произвести проверку нулевого положения интерференционной картины. Для этого отстегнуть клапан футляра, переключатель поставить в положение «К», нажать кнопку включения и посмотреть в окуляр на положение интерференционной картины. Если интерференционная картина не сместилась относительно нулевой отметки шкалы, переключатель поставить в положение «И» и застегнуть клапан. Если интерференционная картина сместилась относительно нулевой отметки шкалы, то микровинтом выставить ее на нуль. Затем переключатель поставить в положение «И» и застегнуть футляр. После указанных операций прибор готов к работе.

3.2. Определение концентрации метана и углекислого газа производить только при положении переключателя «И».

При определении содержания метана распределительный кран установить в положение «СН 4 ». Путем трех сжатий резиновой груши рудничный воздух прокачивать через прибор. Если набранный в прибор рудничный воздух содержит метан, то интерференционная картина сместиться вправо вдоль шкалы. При наблюдении в окуляр по смешенному положению левой черной полосы интерференционной картины производится отсчет шкалы

3.3. Для повторного определения содержания метана предварительной подготовки прибора не требуется, так как при трехкратном прокачивании газовой линии предыдущая проба полностью удаляется из прибора и заполняется новой.

3.4. Для определения содержания углекислого газа в рудничном воздухе необходимо сначала определить концентрацию метана, указанным выше способом. Затем распределительный кран установить в положение «СО 2 » и произвести прокачивание рудничного воздуха через прибор путем трехкратного сжатия резиновой груши. Отсчет по шкале произвести так же, как и при определении концентрации метана. Полученный отсчет покажет суммарное содержание в воздухе метана и углекислого газа. Оба эти определения должны быть выполнены в одном и том же месте и на одинаковой высоте от почвы выработки. Концентрация углекислого газа равна разности второго и первого отсчета.

Определение концентрации метана и углекислого газа шахтным

Интерферометром ШИ-11.

4.1. Перед определением содержания метана произвести проверку нулевого положения интерференционной картины. Для этого надо нажать кнопку «И» и кнопку «К», одновременно и посмотреть в окуляр на положение интерференционной картины. Если интерференционная картина не сместилась относительно отметки шкалы, прибор готов к работе. Если интерференционная картина сместилась относительно нулевой отметки шкалы, то микровинтом выставить ее на нуль.

4.2. При определении содержания метана распределительный кран установить в положение «СН 4 ». Путем трех сжатий резиновой груши проба рудничного воздуха, 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 деления шкалы

4.3. Для повторного определения содержания метана предварительной подготовки прибора не требуется; так как при трехкратном прокачивании грушей газовой линии предыдущая проба полностью удаляется из прибора и заменяется новой.

4.4. Для определения содержания углекислого газа в рудничном воздухе необходимо сначала определить концентрацию метана, указанном выше способом. Затем распределительный кран ставится в положение «СО 2 » и произвести прокачивание рудничного воздуха в прибор путем трех сжатий резиновой груши. Отсчет по шкале производится так же, как и при определении концентрации метана. Полученный отсчет покажет суммарное содержание в воздухе метана и углекислого газа. Концентрация «СО 2 » равна разности первого и второго отсчета. Оба эти определения должны быть выполнены в одном и том же месте и на одинаковой высоте почвы выработки.

Технические данные и правила эксплуатации сигнализатора

Метана малогабаритного с цифровой индикацией «Сигнал-2».

5.1. Сигнализатор метана малогабаритный с цифровой индикацией «Сигнал-2» предназначен для непрерывного измерения объемной доли метана с цифровой индикацией показаний и выдачи звукового и светового сигнала при достижении объемной доли метана величины уставки.

Технические данные

6.Определение концентрации метана прибором « Сигнал-2»

6.1.При выдаче в шахту сигнализатор «Сигнал-2» должен закрепляться за определенным лицом, несущим за него ответственность.

6.2. Сигнализатор «Сигнал-2» без перезарядки блока питания может работать 3 смены или по времени не менее 30 часов. Поэтому необходимо вести учет времени работы сигнализатора «Сигнал-2» между очередными зарядками. Если сигнализатор «Сигнал-2» после отработанной смены не выдается сразу в последующую смену, его необходимо выключить, поставив выключатель в положение «выкл.».

6.3.При переноске оберегайте сигнализатор «Сигнал-2» от ударов, попадания воды и грязи в камеру датчика и источника звукового сигнала.

6.4.При работе сигнализатор «Сигнал-2» должен подвешиваться за ремень и находиться в вертикальном положении.

6.6..Определение концентрации метана производиться путем снятия показаний выдаваемых сигнализатором на цифровом табло.

Перечень и содержание сигналов, подаваемых сигнализатором метана «Сигнал 2»:

Прерывистый звуковой и световой сигналы – концентрация метана превысила величину уставки. При срабатывании светозвуковой сигнализации работающим необходимо покинуть зону, в которой содержание метана превысило норму.

Непрерывный звуковой и световой сигналы – разряжен блок питания, функция измерения объемной доли метана не выполняется.

После подачи непрерывного светового и звукового сигналов отключилась светозвуковая сигнализация – сработала защита от глубокого разряда аккумулятора.

При отсутствии метана справа от цифр индикации включена запятая – сместился электрический «нуль» прибора в сторону отрицательных значений. Величину этого смещения показывают цифровые индикаторы.

Прерывистый световой и звуковой сигналы, показания прибора в пределах 5,00-5,99%, последняя цифра мигает – измеренная объемная доля метана превысила верхний предел диапазона показаний и сработала защита датчика от перегрузки.