Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «СибирскИЙ государственнЫЙ Университет геоСИСТЕМ И ТЕХНОЛОГИЙ» (СГУГиТ)

Институт геодезии и менеджмента

Кафедра инженерной геодезии и маркшейдерского дела

Самостоятельная работа

по дисциплине «Аэрология горных предприятий»

Тема: «Состав рудничной атмосферы»



ЦЕЛЬ РАБОТЫ: изучить особенности рудничной атмосферы, методы и средства контроля газового состава шахтного воздуха.

ЗАДАЧИ РАБОТЫ:

1. Изучить основные нормативные требования к содержанию различных газов в рудничном воздухе.

2. Изучить способы и методы осуществления газового контроля.

3. Ознакомиться с контрольно-измерительными приборами.

ЗАДАНИЕ:

1. Изучить теоретические материалы по данной теме.

2. Ответить на контрольные вопросы.

ТРЕБОВАНИЯ К ОФОРМЛЕНИЮ РАБОТЫ

Выполненное задание оформляется в виде отчета.

Отчет должен быть оформлен на листах формата А4 с односторонней печатью, размер шрифта - 14 пт (Times New Roman), межстрочный интервал - 1,5; поля: левое - 2,5 см; правое - 1 см, верхнее и нижнее - 2 см, нумерация страниц по центру сверху.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ:

1. Назовите допустимое по правилам безопасности минимальное содержание кислорода в действующих выработках, куда разрешен допуск людей?

2. Как влияет на человека снижение предельно допустимой концентрации кислорода в воздухе?

3. Назовите причины уменьшения содержания кислорода в шахтном воздухе?

4. Как влияет содержание углекислого газа на человека?

5. Какие ядовитые газы могут содержаться в шахтном воздухе?

6. Какое значение не должна превышать объемная доля ядовитых газов перед допуском людей в забой после взрывных работ?

7. Чем обусловлено проникновение в горные выработки сильнодействующих ядовитых веществ в химически зараженных районах?

8. Назовите способ обеспечения нормального качества воздуха в шахтах?

9. Какими службами и на основе каких документов осуществляется контроль за содержанием вредных и опасных газов?

10. Что такое газовая съемка?

11. Каким образом осуществляется контроль над составом и содержанием газов в воздухе?

12. Какие приборы используются для определения качественного и количественного состава смесей газов в рудничном воздухе?

13. С какой периодичностью производятся проверки состава воздуха и размер его расхода на шахтах разных категорий?

14. Как определяется качество воздуха, правильность его распределения по выработкам и газообильность шахты? (Места замеров газов в шахте.)

15. Назовите виды и группы газоанализаторов.

16. Какие современные приборы наиболее часто применяются и способны обеспечить контроль концентрации газов в режиме реального времени?

17. Как можно классифицировать приборы газового анализа?

18. Какие индивидуальные переносные приборы используются для выполнения газовой съемки в шахтах?

19. Для чего предназначены химические газоанализаторы?

20. Какие функции выполняет универсальный газоанализатор УГ-2? Назовите достоинства и недостатки этого прибора.

21. Из чего состоит газоанализатор типа УГ-2? На чем основана его работа?

22. Какие достоинства и отличительные особенности имеет прибор газоопределитель ГХ-4?

23. В чем заключается этап подготовки прибора ГХ-4 к работе?

24. Для чего применяются шахтные интерферометры?

25. На чем основано действие интерференционных газоанализаторов?

26. Из чего состоит интерференционный газоанализатор? Газовоздушная схема прибора.

27. Порядок замера газов интерферометром.



1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Качественный состав шахтного воздуха определяется объемной долей кислорода, которая не должна быть ниже 20%, объемной долей вредных и ядовитых (токсичных) газов и запыленностью воздуха - содержанием угольно-породной пыли в воздухе горных выработок.

Снижение содержание кислорода в воздухе приводит к уменьшению степени насыщения крови кислородом, что при содержании кислорода ниже 17% уже не компенсируется частотой дыхания и вызывает гипоксию - выраженное кислородное голодания клеток коры головного мозга, приводящее при содержании кислорода ниже 12% к необратимым изменениям в коре головного мозга или смертельному исходу. Причинами уменьшения содержания кислорода в шахтном воздуха являются окислительные процессы, растворение кислорода шахтными водами, дыхание людей, поступление в воздух добавочных количеств азота, замещение кислорода выделяющемся метаном СН4 или диоксидом углерода СО2 (в дальнейшем также углекислого газа), в том числе аварийное при газодинамических явлениях, приводящее к гипоксии, а также снижение кислорода при взрывах метана и угольной пыли и в процессе пожара в результате протекания экзотермических реакций окисления.

На газовых шахтах требование к максимально допустимым концентрациям метана обусловлено предотвращению создания взрывоопасных метановоздушных смесей.

Углекислый газ в небольших количествах необходим для стимуляции дыхания. Вдыхание воздуха, содержащего 6% углекислого газа, вызывает одышку и слабость, при 10% возможно обморочное состояние и только при 20-25% - смертельное отравление и (или) удушающее действие - проявление гипоксии. Содержание углекислого газа не должно превышать: на рабочих местах и в исходящих струях участков и тупиковых выработках - 0,5%, в выработках с исходящей струей крыла, горизонта и шахты в целом - 0,75%, а при проведении выработки по завалу - 1%.

В шахтном воздухе могут содержаться следующие ядовитые газы: оксид углерода СО, образующийся при взрывных работах, работе дизельных двигателей, взрывах и пожарах, окислы азота NO, NO2, N2O4 и N2O5, образующиеся при взрывных работах; сернистый ангидрид SO2, выделяется из горных пород, образуется при взрывных работах и пожарах; сероводород H2S, выделяется из горных пород и минеральных источников, образуется при гниении, пожарах и взрывных работах; аммиак NH3, образуется при взрывных работах и тушении горящего угля водой; пары мышьяка As, ртути Hg, цианистого водорода HCN, могут образовываться при взрывных работах; акролеин и альдегиды, образуются при работе дизельных двигателей, а также компрессорные газы пневмосети.

Содержание основных ядовитых газов в действующих выработках шахт не должно превышать предельно допустимых концентраций (ПДК).

При ведении взрывных работ для пересчета ядовитых газов на условный оксид углерода 1 л диоксида азота принимается эквивалентным 6,5 л оксида углерода и каждый 1 л сернистого ангидрида или сероводорода - 2,5 л оксида углерода. Перед допуском людей в забой после взрывных работ объемная доля ядовитых газов не должна превышать 0,008% при пересчете на условный оксид углерода. Такое разрежение ядовитых газов должно достигаться не более чем за 30 мин после взрывания.

В химически зараженных районах, в особенности на шахтах Центрального района Донбасса, возможно проникновение в горные выработки сильнодействующих ядовитых веществ. Заражение горных выработок обусловлено, главным образом, двумя процессами природного и техногенного происхождения: накоплением токсичных веществ в геологических структурах шахтного поля и переносом свободно содержащихся в трещинах и порах и сорбированных на поверхности пор токсичных веществ подземными водами, приток которых обычно возрастает при образовании трещин сдвижения пород после подработки и надработки. В местах выхода зараженных вод в горные выработки возможно испарение ряда токсичных веществ. Как показывает негативный опыт работы некоторых шахт Центрального района, это может вызвать насыщение рудничного воздуха до концентраций, превышающих ПДК.

Главным способом обеспечения нормального качества воздуха является проветривание горных выработок, обеспечивающее снижение концентрации газов и вынос их из рабочих мест в общеисходящие струи и на поверхность. Необходимый расход воздуха для проветривания определяется в соответствии с Руководством по проектированию вентиляции угольных шахт (ДНАОП 1.1.30-6.09.-93).

Контроль за содержанием вредных и опасных газов осуществляется службой ВТБ (служба вентиляции и техники безопасности шахты), инженерно техническим персоналом и ГВГСС (Государственной военизированной горноспасательной службы) в соответствии с Инструкцией по контролю состава рудничного воздуха, определению газообильности и установлению категорий шахт по метану (ДНАОП 1.1.30-5.19.-96).

Для измерения наличия и объемной доли метана и диоксида углерода применяются шахтные интерферометры ШИ-10, ШИ-11 и ШИ-12.

Экспресс анализ газового состава атмосферы на СО, СО2, NO+NO2, SO2, H2S выполняется при помощи химических трубок-газоопределителей типа ГХ-4. Для определения содержания кислорода применяют трубку ГХ-М, влажности воздуха трубку ГХ (Н2О), а для концентрации токсичных веществ органического ряда (бензола, метанола и др.) трубки ГХ-О. Определение осуществляется путем калибровочного протягивания воздуха сильфонным аспиратором АМ-5.

Для непрерывного контроля за микроконцентрациями оксида углерода с записью на ленте самописца применяется стационарная автоматическая аппаратура «Сигма СО».

Более точное определение состава воздуха, в том числе на другие газы и вредные вещества производится ГВГСС при плановом контроле и в аварийном режиме с помощью портативных приборов непосредственно в горных выработках или по отбираемым пробам воздуха в лабораторных условиях.

2. ГАЗОВАЯ СЪЕМКА

Газовая съемка - это комплекс работ по замеру газовых параметров рудничной атмосферы: расхода воздуха, концентрации газа и газообильности по источникам газовыделения (табл. 1).

Своевременное обнаружение в шахтном воздухе опасных отклонений от допустимой Правилами безопасности (ПБ) концентрации газов (табл. 2, 3, 4) позволяет принять меры по их устранению и восстановить безопасные условия труда.

Контроль за составом и содержанием газов в воздухе может осуществляться непрерывно и эпизодически.

В зависимости от назначения приборы газового контроля (газоанализаторы) подразделяются на переносные индивидуальные и автоматические стационарные и встроенные.

Переносные приборы служат для эпизодического контроля содержания газов в местах работы людей, а стационарные - для непрерывного контроля содержания газов в наиболее характерных узловых местах горных выработок. Последние обеспечивают отключение электрооборудования в случае превышения допустимой ПБ концентрации газов.

Встроенные в горные машины приборы сигнализируют о содержании газов в воздухе и отключают их, если концентрация газов превышает допустимую.



Таблица 1 Параметры и приборы для измерения газовой съемки

№ п/п	Параметры	Ед. изм.	Приборы
1	С - концентрация		химического действия - УГ-2, ГХ-4, ГХ-6; физического действия - ШИ-3, ШИ-5, ШИ-7, ШИ-10, ШИ-11, ШИ-12 и др.
2	J - абсолютное газовыделение
3	q - относительное газовыделение
4	Q - расход воздуха
5	К - кратность обмена
6	Кн - коэффициент неравномерности примеси
7	Xi - физико-химические свойства веществ		физико-химического действия - СМП-1, СШ-2, ПГФ-2м, АМТ-3, УГ-2 и др.

Из вышеперечисленных параметров наибольшее воздействие на человека оказывает концентрация, которая приводит к взрыву газа, удушью.

Таблица 2 Нормы концентрации газов

Наименование вещества	ПДК, мг/м3	Класс опасности
Ацетон	200	4
Бензол	5	2
Аммиак	20	4
Бензин-растворитель (в пересчете на С)	300	4
Динитротолуол	1	2
Керосин (в пересчете на С)	300	4

Таблица 3 Нормы концентрации газов по ГОСТ12.1.005-76 и ПБ в шахтах

Наименование газа	ПДК газа в действующих веществах
	% на объем	Мг/м3
Метан	0,5; 0,75; 1,3; 2	-
Окись углерода	0,0017	20
Двуокись углерода	0,5; 0,75; 1	-
Окись азота	0,00010	5
Сернистый ангидрид	0,00033	10
Сероводород	0,00071	10



Таблица 4 Нормы содержания СО2 и СН4

Вентиляционная струя	Недопустимая концентрация метана по объему, %	Недопустимая концентрация углекислого газа, %
Исходящая из очистной или тупиковой выработки выемочного участка	более 1	0,5
Исходящая из крыла шахты	более 0,75	0,75
Поступающая на выемочный участок в очистные выработки к тупиковым забоям	более 0,5	0,5
Местные скопления метана и углекислого газа в очистных, тупиковых и других выработках	2 и более	1

3. МЕСТА И ПЕРИОДИЧНОСТЬ ЗАМЕРА ГАЗОВ В ШАХТЕ

Проверка состава рудничного воздуха выполняется в соответствии с нормативными документами, такими как «Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Инструкция по контролю состава рудничного воздуха, определению газообильности и установлению категорий шахт по метану и/или диоксиду углерода»».

Проверка состава рудничного воздуха выполняется работниками подразделений ВГСЧ (военизированная горноспасательная часть), обслуживающих шахту, и/или работниками газоаналитических лабораторий в присутствии специалиста участка аэрологической безопасности (далее - АБ) один раз в квартал. (Абзац в редакции, введенной в действие с 14 февраля 2014 года приказом Ростехнадзора от 17 декабря 2013 года N 609.)

Специалистом участка АБ определяются конкретные места в горных выработках, в которых необходимо провести проверку состава рудничного воздуха. Работником ВГСЧ и/или газоаналитической лаборатории проводится проверка состава рудничного воздуха (отбор проб).

Порядок проверки состава рудничного воздуха специалистами участка АБ определяется техническим руководителем (главным инженером) шахты.

На шахтах проверка состава рудничного воздуха проводится на содержание метана, диоксида углерода и кислорода.

На шахтах, разрабатывающих пласты угля, склонного к самовозгоранию, проверка состава рудничного воздуха проводится на содержание метана, диоксида углерода, оксида углерода, кислорода и водорода.

Проверка состава рудничного воздуха и измерения его расхода работниками ВГСЧ и/или газоаналитических лабораторий проводятся:

- в главных входящих струях шахты;

- во входящих струях крыла, панели, блока, горизонта и шахтопласта;

- во входящих и исходящих струях очистных и подготовительных выработок;

- в исходящих струях выемочных участков, крыла, панели, блока, горизонта, шахтопласта и шахты в целом;

- у ВМП (вентиляторов местного проветривания);

- у забоев подготовительных выработок;

- в зарядных камерах;

- в местах выделения метана на пути движения свежей струи;

- у забоев тупиковых восстающих выработок негазовых шахт;

- в других местах, установленных техническим руководителем (главным инженером) шахты.

Техническим руководителем (главным инженером) шахты принимается решение о проверке состава рудничного воздуха специалистами участка АБ. Пробы рудничного воздуха, отобранные специалистами участка АБ, передаются в газоаналитическую лабораторию. К пробам прилагается акт-наряд проверки состава рудничного воздуха, подписанный начальником участка АБ. В акте-наряде проверки состава рудничного воздуха указываются газы, на которые требуется выполнить анализ, и концентрации газов, замеренные переносными приборами контроля во время отбора пробы.

Проверка состава рудничного воздуха специалистами участка АБ (аэрологической безопасности) проводится:

- в 15-20 м от места входа вентиляционной струи на выемочный участок, в очистную выработку;

- в 15-20 м от места выхода вентиляционной струи из выемочного участка, очистной или подготовительной выработки;

- в 15-20 м от мест слияния или разветвления вентиляционных струй;

- в 15-20 м перед и за смесительной камерой при изолированном отводе метана;

- не более чем в 20 м от устья и у забоя подготовительных выработок, в том числе при проходке стволов;

- в 20-30 м от устья подготовительных выработок после взрывных работ (в верхней части сечения выработки);

- в зарядных камерах в верхней части сечения камеры со стороны исходящей струи.

Порядок контроля концентрации сернистого ангидрида и сероводорода устанавливается техническим директором (главным инженером) шахты.

Порядок контроля концентрации метана и расхода метановоздушной смеси на газоотсасывающих установках (далее - ГОУ), в дегазационных трубопроводах и в дегазационных скважинах определяется техническим руководителем (главным инженером) шахты в соответствии с паспортом выемочного участка, проведения и крепления горных выработок и проектом дегазации шахты.

Порядок проверки состава рудничного воздуха при осуществлении контроля за ранними стадиями самонагревания угля в выработках, опасных по нефтегазопроявлениям, и в других случаях, когда необходимо получить информацию о его составе, определяется техническим руководителем (главным инженером) шахты.

Проверка состава воздуха и размер его расхода должны производиться на шахтах не газовых, I и II категории по газу один раз в месяц, на шахтах III категории - два раза в месяц, сверхкатегорных и опасных по внезапным выбросам угля и газа - три раза в месяц, а на шахтах, разрабатывающих пласты угля, склонного к самовозгоранию, два раза в месяц.

При этом во всех местах проверки состава воздуха измеряются его скорость и температура.

Подача ВМП измеряется один раз в месяц.

Проверка состава воздуха после взрывных работ должна производиться не реже одного раза в месяц в стволах независимо от их глубины и в других тупиковых выработках при их длине 300 м и более.

Проверка состава воздуха при проходке стволов, переведенных на газовый режим, должна производиться не реже двух раз, а в остальных стволах - один раз в месяц. Проверка производится в двух местах: на расстоянии 20 м от устья и у забоя.

Для обнаружения в выработках слоевых скоплений измерять концентрацию метана следует на 5 см ниже затяжек кровли в следующих местах:

а) в призабойных пространствах выработок, а также в 20 м от забоя;

б) в куполах за крепью - на участках длиной 200 м, примыкающих к очистным и подготовительным забоям;

в) в тупиках вентиляционных выработок, погашаемых вслед за очистной выработкой и у входа в тупик;

г) у перемычек, изолирующих старые выработки (периодичность замеров газа у перемычек, изолирующих старые выработки, устанавливается главным инженером шахты);

д) у бутовых полос в вентиляционных штреках, поддерживаемых в выработанном пространстве, - на участках 10-200м очистной выработки через15-20м;

е) у открытых скважин - на расстоянии не более 5 см от устья по направлению движения вентиляционной струи и в 5 см от поверхности бурения скважины;

ж) около работающих выемочных машин;

з) в верхних нишах лав - в кутках ниш в 5 см от забоя;

и) в бутовых штреках - у забоев штреков в 5 см от пород кровли;

к) в призабойном пространстве лав;

л) в газоотводящем трубопроводе при изолированном отводе метана из выработанного пространства за пределы выемочного участка у вентилятора и у лавы, а также на выходе из смесительной камеры в 5 см от решетки. Замеры должны выполняться сменными инженерно-техническими работниками участка не реже одного раза в смену, а вентиляционным надзором - не реже одного раза в сутки;

Рис. 1 Образец плана проверки состава рудничного воздуха

м) в пустотах за крепью замеры необходимо производить на расстоянии 0,5-1м выше затяжек через 2-2,5м, начиная от забоя выработки.

План проверки состава рудничного воздуха составляется на квартал, утверждается техническим руководителем (главным инженером) шахты.

Образец плана проверки состава рудничного воздуха представлен на рисунке 1. газ рудничный шахта измерительный

4. ПРИБОРЫ ДЛЯ ЗАМЕРА ГАЗОВ

Типы приборов

Для определения качественного и количественного состава смесей газов используются газоанализаторы и интерферометры.

Различают газоанализаторы ручного действия и автоматические. Среди первых наиболее распространены такие абсорбционные газоанализаторы, в которых компоненты газовой смеси последовательно поглощаются различными реагентами. Автоматические газоанализаторы непрерывно измеряют какую-либо физическую или физико-химическую характеристику газовой смеси или её отдельных компонентов.

По принципу действия автоматические газоанализаторы могут быть разделены на 3 группы.

1. Приборы, основанные на физических методах анализа, включающих вспомогательные химические реакции. При помощи таких газоанализаторов, называемых объёмно-манометрическими или химическими, определяют изменение объёма или давления газовой смеси в результате химических реакций её отдельных компонентов.

2. Приборы, основанные на физических методах анализа, включающих вспомогательные физико-химические процессы (термохимические, электрохимические, фотоколориметрические, хроматографические и др.). Термохимические, основанные на измерении теплового эффекта реакции каталитического окисления (горения) газа, применяют главным образом для определения концентраций горючих газов (например, опасных концентраций окиси углерода в воздухе). Электрохимические позволяют определять концентрацию газа в смеси по значению электрической проводимости раствора, поглотившего этот газ. Фотоколориметрические, основанные на изменении цвета определённых веществ при их реакции с анализируемым компонентом газовой смеси, применяют главным образом для измерения микроконцентраций токсичных примесей в газовых смесях -- сероводорода, окислов азота и др. Хроматографические наиболее широко используют для анализа смесей газообразных углеводородов.

3. Приборы, основанные на чисто физических методах анализа (термокондуктометрические, денсиметрические, магнитные, оптические и др.). Термокондуктометрические, основанные на измерении теплопроводности газов, позволяют анализировать двухкомпонентные смеси (или многокомпонентные при условии изменения концентрации только одного компонента). При помощи денсиметрических газоанализаторов, основанных на измерении плотности газовой смеси, определяют главным образом содержание углекислого газа, плотность которого в 1,5 раза превышает плотность чистого воздуха. Магнитные газоанализаторы применяют главным образом для определения концентрации кислорода, обладающего большой магнитной восприимчивостью. Оптические газоанализаторы основаны на измерении оптической плотности, спектров поглощения или спектров испускания газовой смеси. При помощи ультрафиолетовых газоанализаторов определяют содержание в газовых смесях галогенов, паров ртути, некоторых органических соединений.

На данный момент наиболее распространены приборы из двух последних групп, а именно электрохимические и оптические газоанализаторы. Такие приборы способны обеспечить контроль концентрации газов в режиме реального времени. Все приборы газового анализа также могут быть классифицированы:

- по функциональным возможностям (индикаторы, течеискатели, сигнализаторы, газоанализаторы);

- по конструктивному исполнению (стационарные, переносные, портативные);

- по количеству измеряемых компонентов (однокомпонентные и многокомпонентные);

- по количеству каналов измерения (одноканальные и многоканальные);

- по назначению (для обеспечения безопасности работ, для контроля технологических процессов, для контроля промышленных выбросов, , для экологического контроля и др.).

Для выполнения газовой съемки в шахтах используются индивидуальные переносные приборы такие как: предохранительная бензиновая лампа ЛБШ, химический газоанализатор типа ГХ-4 (ГХ-5, ГХ-6, УГ-2), интерферометр ШИ-10 (ШИ-3, ШИ-5, ШИ-7, ШИ-8, ШИ-11, ШИ-12, ИГА, ГИК и др.), рис.1.

Рис. 2. Шахтный интерферометр

Для автоматического замера метана предназначены переносные автоматические приборы СШ-2 (СММ-1, СМС-8, "Сигнал 2" и др.). Сигнализатор метана СМС-8 (рис. 2), совмещенный с головным светильником, переносной, термохимический, предназначен для индивидуального автоматического измерения объёмной доли метана в атмосфере горных выработок, а также, для технических служб предприятий нефтегазопродуктообеспечения.



Рис. 3. Сигнализаторы метана СМС-8

Автоматические стационарные газоанализаторы АМТ-3 (АМТ-ЗТ, АМТ-3У, АМТ-3И) и встроенные газоанализаторы ТМРК-3 и др.

Для периодического замера в шахтном воздухе применяются: Химические газоанализаторы ГХ-4, ГХ-5, ГХ-6, УГ-2.

Химические газоанализаторы предназначены для экспресс - определения в шахтном воздухе малых концентраций окиси углерода, окислов азота, сероводорода, сернистого газа и др. и основаны на принципе взаимодействия газа и реактива, нанесенного на твердый носитель - селикогель. Каждый реактив предназначен для определенного газа. Последний заключен в стеклянную трубку.

Рис. 4. Газоанализатор химический с набором индикаторных трубок

Универсальным газоанализатором УГ-2 можно определять содержание окиси углерода, окислов азота, сероводорода, сернистого газа, хлора, паров бензина, бензола, этилового эфира, ацетилена, толуола, ксилола, углеводородов, нефти.

Достоинство этих газоанализаторов заключается в том, что они позволяют быстро (в течение 1-5 мин) определить концентрацию газа. Недостатком их является малая точность определения (допустимая погрешность измерения ±25%).

Рис. 5. Газоанализатор УГ-2

1 - корпус; 2 - резиновый мех сильфона; 3 - пружина; 4 - шток; 5 - фиксатор-стопор; 6 - резиновая трубка; 7 - трубка с индикаторным порошком

Газоанализатор типа УГ-2 (рис. 4) состоит из воздухозаборного устройства, подставки для шкал, штоков, индикаторных трубок, фильтрующих патронов и набора принадлежностей, необходимых для приготовления индикаторных трубок и фильтрующего патрона.

Воздухозаборное устройство представляет собой резиновый сильфон с расположенным внутри него металлическим стаканом, в котором находится пружина в сжатом состоянии. Для придания сильфону жесткости и сохранения постоянного объема в его внутренних гофрах установлены распорные кольца.

Просасывание исследуемого воздуха осуществляется после растяжения пружины штоком; сильфон при этом сжимается. Для фиксации объема просасываемого воздуха на цилиндрической поверхности штока имеются четыре продольных канавки, каждая из них с двумя углублениями. Расстояние между двумя углублениями подобраны таким образом, чтобы при ходе штока от одного углубления до другого сильфон забирал необходимое для анализа количество исследуемого воздуха. Резиновый сильфон с двумя фланцами и пружиной помещен в закрытой части корпуса.
На верхней плате прибора расположены неподвижная втулка для движения штока, стопор для фиксации штока, отверстия для его хранения, штуцер с надетой на него отводной резиновой трубкой.

Наиболее портативным и достаточно точным прибором для быстрого определения содержания вредных примесей в воздухе является химический газоопределитель ГХ-4 (рис. 5).

Этот прибор состоит из мехового аспиратора (мехового аспирационного насоса АМ-3) и комплекта индикаторных трубок. Каждый набор трубок предназначен только для определения одного газа. Меховой аспиратор служит для просасывания воздуха через индикаторную трубку и приводится в действие сжатием его в руке, после чего под действием пружины мех растягивается. Для выхода воздуха при сжатии меха в приборе через трубку протягивается 100 мл воздуха. Число сжатий определяется объем протягиваемого воздуха.

Рис. 6 . Химический газоопределитель ГХ-4



1 - меховой аспиратор; 2 - индикаторная трубка; 3 - клапан для выхода воздуха при сжатии меха.

Порядок замера газа ГХ - 4

Подготовка прибора ГХ-4 к работе заключается в проверке герметичности мехового насоса, для чего в мундштук насоса вставляют запаянную индикаторную трубку (заглушку), сжимают мех до упора. Насос считается герметичным, если в течение 10 минут сжатый мех полностью не раскрылся и ремешки не натянулись.

Непосредственно на рабочем месте отламывают оба конца трубки.

В проушине насоса:

- вставляют трубку в мундштук насоса так, чтобы стрелка на трубке показала направление к насосу;

- делают одно качание (однократное сжатие насоса), и если окраска порошка достигла первого деления или превысила его, замер газа следует прекратить и немедленно выйти на свежую струю, так как концентрация любого из определяемых газов в этом случае превышает предельно допустимые нормы;

- если после одного хода меха окраска не появилась или не достигла первого деления шкалы, замер продолжают и делают еще девять качаний меха (всего 10);

- значения концентраций газа определяют с помощью шкал, имеющихся на упаковке, для этого трубку прикладывают к шкале так, чтобы маркировочное кольцо трубки совпало с делениями шкалы, а начало окрашенного столбика с нулевым делением шкалы. При одном качании насоса концентрация определяется по правой стороне шкалы, при 10 качаниях ? по левой.

В случае полностью отрицательного результата индикаторную трубку можно использовать повторно до 5 раз в день.

Газоопределители ГХ-4 обеспечивают измерение концентрации окиси углерода, окислов азота, сероводорода, сернистого газа в диапазонах 0,2; 0,005; 0,0066; 0,007%, соответственно. Погрешность измерений ±0,25 %.

На аналогичном принципе созданы и другие типы газоанализаторов ГХ-5, ГХ-6 и т.п.. С помощью газоанализатора ГХ-5 определяется концентрация углекислого газа. В комплект ГХ-5 входят меховой аспиратор АМ-5 и индикаторные трубки с диапазонами измерений 15 и 50%. Погрешность измерений составляет 10% от верхней шкалы каждого типа трубки. Газоопределитель ГХ-6 служит для определения концентрации кислорода в шахтном воздухе. Газоопределитель состоит из аспиратора АМ-5 и индикаторных трубок.

Интерферометры типа ШИ

(ШИ-5, ШИ-7, ШИ-8, ШИ-10, ШИ-12)

Действие интерференционных газоанализаторов основано на измерении смешения интерференционных полос, вызванного различной оптической плотностью исследуемого газа и эталонной газовой смеси, т.е. спектра, имеющего одну белую охрамотическую полосу, ограниченную двумя узкими черными полосами.

Интерферометры разных типов служат для замера газов: метана и углекислого (ШИ), кислорода (ИГА), водорода (ГИК-1). Принцип их действия практически одинаков, поэтому в качестве примера рассматривается один из приборов - ШИ-10.

Интерферометр шахтный типа ШИ-10 имеет литой силуминовый корпус, в котором смонтированы все детали прибора. Общий вид прибора без футляра показан на рисунке 6.

На корпусе прибора размещены: штуцер 1 для засасывания в прибор рудничного воздуха; распределительный кран 2; окуляр 3; штуцер 4, на который надевается 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.

Рис.7. Общий вид шахтного интерферометра

В корпусе прибора размещены газовоздушные коммуникации, оптическая схема, поглотительный патрон и источник питания.

Газовоздушная схема прибора 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.

Рис. 8. Газовые и воздушные линии интерферометра ШИ-10

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.

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.

Порядок замера газа интерферометром

Перед спуском в шахту ШИ-10 готовят к работе.

В начале проверяют исправность клапанов, герметичность резиновой груши и резиновой трубки. Для этого снимают со штуцера резиновую трубку и, прижав её конец, нажимают на грушу. Если груша не расправляется, то это свидетельствует о герметичности всасывающего устройства. Затем, используя тот же принцип, проверяют герметичность газовой линии прибора, для чего резиновую трубку надевают на штуцер и перекрывают отверстие входного штуцера. Замеры газа интерферометром осуществляются в определенных местах выработки. (Выбор мест для газовой съемки описан выше.)

5. 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 (202°С) на каждые 10С - 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.

СОГЛАСОВАНО

УТВЕРЖДАЮ

Командир___подразделения ВГСЧ

Технический руководитель (главный инженер) шахты

"

"

20

г.

"

"

20

г.

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.

Форма документа «План проверки состава рудничного воздуха»

План проверки состава рудничного воздуха

Шахта
Угледобывающая организация
На		квартал 20___года.
Категория шахты по газу
Пласты угля, склонного к самовозгоранию
N п/п	Наименование выработок и мест	Группа	Подгруппа	Количество замеров (проб) в месяц	Опреде-ляемые	Приме-чание
	проверки состава рудничного воздуха			I	II	III	газы
1	2	3	4	5	6	7	8	9
1
2

Начальник участка АБ
"		"		20		г.
Примечание. Срок хранения плана проверки состава рудничного воздуха - 1 год.

Размещено на Allbest.ru

...