Какие приборы осуществляют постоянный контроль производительности и количество воздуха в шахте
Обновлено: 02.07.2024
Вентиляция подземных выработок угольных шахт является важнейшим технологическим процессом и обеспечивается большим комплексом оборудования и мероприятий.
В составе комплекса подача и подогрев атмосферного воздуха в шахту , распределение требуемого количества воздуха по выработкам,
контроль качественного и количественного состава, процессы дегазации и т.п. Основное оборудование - вентиляторы главного проветривания (ВГП), калориферные установки, регуляторы подачи воздуха в выработки, шлюзы, вентляторы местого проветривания (ВМП), аппаратура контроля сблокированная с системой сигнализации и электроснабжения.
Только совместная, синхронизированная работа всех элементов перечисленного оборудования может обеспечить снабжение выработок достаточным количеством качественного воздуха и удалить отработанный воздух. Под качественным понимается воздух, содержащий по объёму не менее 20% кислорода, не более 0.5% углекислого газа и содержащий в отработанной струе добычного участка не более 1%.
Вентиляторы главного проветривания должны оборудоваться двумя одинаковыми вентиляторами, с включением резервного не более чем через 10 мин после отключения рабочего.
Различают центральную и фланговую схемы проветривания шахты.
Способы проветривания: всасывающий (наиболее распространённый),
Рекомендуемые файлы
нагнетательный и комбинированный.
Вентиляторы: центробежные (типов ВЦ, ВЦД, ВШЦ), осевые (ВОД).
Для реверсирования струи могут использоваться реверсивные и нереверсивные ВГП. Последние для осуществления реверса оборудуются специальной системой обводных вентиляционных каналов с перебрасываемыми лядами (переключающимися перегородками).
Электропривод ВГП должен:
-работать в длительном режиме с номинальной нагрузкой
- обеспечивать запуск и разгон вентилятора с большим динамическим моментом инерции до номинальной частоты вращения
- обладать возможностью реверса (при соответствующей схеме)
- иметь низкую синхронную скорость вращения при безредукторном подключеннии к вентилятору
- обеспечивать возможность регулирования подачи вентилятора в диапазоне 2:1.
В качестве электродвигателей мощностью более 200 квт применяют синхронные (до 350 квт низковольтные, свыше 350 квт высоковольтные).
При маломощных сетях или по другим причинам используют асинхронный вспомогательный двигатель для запуска СД. Асинхронный двигатель может служить для привода вентилятора в выходные и ремонтные дни или в начальный период эксплуатации шахты.
При нерегулируемом приводе регулирование режима работы вентилятора может осуществляться:
- изменением сопротивления вент сети ( дросселированием)
- изменением угла наклона лопаток направляющих аппаратов
- изменением угла установки лопаток рабочего колеса – для осевых вентиляторов.
Различают регулируемый привод ВГП со ступенчатым, а также с плавным изменением частоты вращения.
Ступенчатое регулирование может быть обеспечено: использованием двух двигателей разной частоты вращения или многоступенчатых двигателей,
или применением преобразователей частоты.
В первом случае могут использоваться два асинхронных двигателя или синхронный и асинхронный двигатели. В качестве многоступенчатых могут применяться двухскоростные АД с КЗ ротором при мощностях до 1400 кВт. Плавное регулирование подачи вентиляторов может быть обеспечено применением: асинхронного машинно - вентильного каскада (АМВК),
асинхронного вентильного каскада (АВК), асинхронного двигателя со статическим преобразователем частоты, комбинированного машинно-вентильного каскада (КАМВК). Последний применяется для ВЦД-47.5 “Север” и позволяет производить запуск АД без пусковых сопротивлений.
Комплексы автоматизации ВГП обеспечивают контроль и управление основным (электропривод) и вспомогательным оборудованием ВГП.
В разные годы и применительно к различному основному оборудованию ВГП разработана и применяется комплектная аппаратура автоматизации :
УКВГ, ЭРВГП, АДШВ, УКАВ, УКАВ-2. В настоящее время для этих целей выпускаются комплексы УАВШ, УКАВ-М. Последние являются унифицированными и могут в зависимости от требования заказчиков поставляться в модификации для различных типов вентиляторов, электроприводов, систем управления электроприводами, расстояний от диспетчерского пункта, способа реверсирования струи и т.п.
Так , УКАВ- М представляет собой набор шкафов закрытого исполнения и пульт дистанционного управления .
Процесс управления ВГП включает следующие операции:
- подготовка ВГП к пуску ( включение цепей высокого и низкого напряжения, выбор способа управления конкретным ВГП : авт., ручн., дист., местн.) и вспомогательным оборудованием (лядами : авт. или ручн.,
режим проветривания: норм. или реверсивный);
пуск (импульс пуска из помещения машинного зала либо из диспетчерской) в автоматическом режиме осуществляется по командам блока микропрограммного автомата БМА. Последний начинает отработку команд в соответствии программой, записанной в ПЗУ. В процессе работы БМА опрашивает состояние входов и формирует выходные сигналы управления электрическими аппаратами и приводами механизмов вентилятора. Между подачей команды и её выполнением задаётся выдержка времени. Если в течение её не поступит сигнал о выполнении команды, то пуск прекращается, все элементы ВГП приводятся в исходное состояние, включается сигнализация и автоматически производится АВР аварийное включение резервного вентилятора.
- регулирование подачи ВГП или автоматическая её стабилизация;
- аварийное или оперативное отключение ВГП.
К вспомогательному оборудованию относят приводы ляд и дверей для реверса воздушной струи ВГП. направляющих и спрямляющих аппаратов, приводы маслосистем и тормозной системы.
Положение ляд, дверей и тормозов контролируется магнитными включателями, датчиками ДПМГ, ДКПУ.
Для контроля нормальной работы ВГП предусмотрена система датчиков и приборов (КИП).
Температура подшипников контролируется аппаратами КТТ-1, АКТ, ДКТ3-8М. В станциях управления ШГС используют КТТ-1 с 8 термодатчиками ТД, аппаратом контроля температурыАКТТ-1 и сигнальным табло ТКТ-1.
Наиболее важными параметрами работы ВГП являются расход воздуха и подача (напор). Их измеряют, используя зависимость динамического давления воздуха в канале от скорости потока воздуха. Установив приёмники давления в различных по площади сечениях вентиляционного потока F1, F2 и измерив перепад давлений между этими приёмниками dH получим зависимость для определения подачи:
Очевидно, что для определения расхода Q необходимо из величины импульса dH извлечь корень, для этой цели используют различные инструментальные методы.
Для контроля подачи и давления в ВГП использовались дифманометры ДМ, ДМИ ( ДМИ-Р - расходомер, ДМИ-Т -например) со вторичными регистрирующими приборами ВФС. В настоящее время их заменяют на более надёжную и современную аппаратуру с тензометрическими преобразователями типа САПФИР, для контроля производительности вводится приставка извлечения корня Ореол-Пик. Для регистрации уровней давления и производительности может быть применен прибор технограф.
Для контроля давления масла в циркуляционной системе применяют, например, двухпозиционные электроконтактные манометры типа ЭКМ.
7.2. Автоматизация калориферных установок
Воздух, подаваемый в шахту в холодное время подогревается в калориферных установках. Оптимальная температура подогретого воздуха, при которой практически не происходит размораживания грунта устьев стволов (в северных широтах) и не происходит обмерзания стволов +2 ,+4 градуса. При этом устанавливается минимальное энергопотребление.
Регулирование температуры воздуха подаваемого в шахту производится изменением соотношения холодного и подогретого воздуха
перемещением перегородки (ляды) перед смесительной камерой, а также изменением количества теплоносителя (пара, перегретой воды) в калориферы. Система автоматики отслеживает также температуру конденсата на выходе каждой секции калорифера и, при недопустимом понижении отключает секцию, включая резервную.
Комплексы автоматизации калориферных установок АКУ-63. АКУ-3.
( более детально на лабораторной работе).
Основные функции АКУ-3 состоят в контроле температуры воздуха в стволе за счёт изменения положения поворотной ляды (контур 1) и поддержания на постоянном уровне температуры теплоносителя на выходе из калорифера путём изменения его расхода через калорифер (контур регулирования 2). Кроме того, во избежание обмерзания отдельных секций при нарушении герметичности секций, контролируется температура на выходе из секций и при понижении температуры конденсата на выходе секции должно производиться отключение повреждённой секции и включение резервной. Схема станции управления аппаратуры АКУ-3.
Станция управления СУРК-3 состоит из блоков:
-преобразователей сигналов датчика температуры воздуха
- преобразователей сигналов датчиков температуры отработанного теплоносителя
- контроля температуры секций;
- все сигналы о температуре (аналоговые сигналы с термосопротивлений) преобразуются в стандартные дискретные сигналы, где количество импульсов равно численному значению измеряемой температуры. Схемы блоков преобразователей включают линейный преобразователь температуры в постоянный ток, на его выходе сигнал постоянного тока ( 0- 5мА), АЦП, преобразователь цифровых кодов, реверсивный двоично-десятичный счётчик , мультивибратор, триггер, схемы совпадения (И- функции) и импульсный распределитель.
(более детально на лабораторной работе).
7.3. Аппаратура управления распределением воздуха (АУРВ)
АУРВ состоит и следующих блоков:
-блок управления участковым регулятором распределения воздуха участковым РРВ
-блока управления групповым РРВ
- блока управления подачей ВГП.
РРВ полидиафрагменный (РРВП) предназначается для оперативного регулирования расхода воздуха в вентиляционной сети шахт на основе информации, получаемой от датчиков информации, получаемой от датчиков [CH4], скорости воздуха с целью повышения эффективности проветривания и безопасности ведения горных работ.
В состав аппаратуры входят технические средства (ТС) контроля скорости воздуха в выработках и контроля состава атмосферы.
По заданным сечениям и длине выработок составляют системы моделирования проветривания шахт. В модели вводятся конкретные параметры, на ПЭВМ производится расчет требуемых параметров по скорости воздуха и по концентрации метана и других составляющих газовой атмосферы. На основании замеров фактических параметров с помощью соответствующих ТС вводят в систему корректирующие воздействия с помощью соответствующих регулятотров.
7.4. Аппаратура контроля шахтного воздуха
Для обеспечения безопасности труда подземных рабочих состав рудничного (шахтного воздуха ) должен контролироваться.
-содержание кислорода не менее 20%
-углекислого газа на рабочих местах и в исходящих струях участков не более 0.5 %, а исходящим выработкам шахт 0.75%
-содержание метана, исчисляемое как средняя концентрация в поперечном сечении вент струи не должна быть более:
=1% на исходящей струе очистных и подготовительных выработок и участков;
=0.75% на исходящей струе крыла или шахты в целом;
=0.5% на свежей струе, поступающей в очистные выработки, к подготовительным забоям и в камеры;
=не более 2% в местных скоплениях в какой либо точке выработок.
Для точного, дискретного контроля состава воздуха применяют различные ТС: интерферометры,ШИ-6,( О2,СН4, СО2), ШИ-- 10(СН4 , СО2).
Для непрерывного индивидуального автоматического контроля [CH4]
непосредственно на рабочих местах применяют переносные метан- реле с автономным питанием.
Для контроля и автоматического отключения электропитания в выработках при достижении опасных концентраций в местах газовыделений из пласта при отбойке угля (в зоне работы шнеков добычного комбайна) разработано метан- реле типа ТМРК-3, отключающее подачу электроэнергии комбайна при достижении [CH4 более 2%].
К стационарным ТС относят аппаратуру, блокирующую подачу электроэнергии в выработку при достижении предельной для данной точки выработки концентрации, осуществляющей сигнализацию и передачу аналогового сигнала, пропорционального [CH4] на пульт диспетчера газовой службы с его регистрацией. В настоящее время это аппаратура
МЕТАН. (Более детально об аппаратуре МЕТАН - на лабораторной работе)
7.5. Автоматизация проветривания тупиковых выработок (АПТВ)
Для обеспечения непрерывного контроля за поступлением воздуха в тупиковые выработки, проветриваемые вентиляторами местного проветривания ВМП, в настоящее время применяется аппаратура АПТВ.
-включение ВМП импульсами регулируемой длительности и количества, в зависимости от длины вентиляционного “рукава”
-немедленное включение резервного вентилятора при остановке рабочего
-задание уставки величины скорости воздуха пропорционального требуемому количеству воздуха для обеспечения выработки
-отключение электроэнергии в выработке при снижении скорости воздуха
ниже заданной (уставки) и другие.
(Детальное изучение АПТВ на лабораторной работе).
7.6. Автоматизация и контроль шахтных дегазационных систем
Необходимость дегазации, как средства поддержания допустимых концентраций метана в выработках, очевидна. При современных нагрузках на забой, высокой газообильности шахт обеспечение безопасных условий только за счёт способов и средств вентиляции невозможно.
Для систем дегазации характерно наличие трубопроводов ,по которым метан удаляется за пределы дегазируемого участка. В дегазационных трубопроводах для повышения безопасности эффективности в большинстве случаев создаётся разрежение с помощью вакуум-насосных установок (станций ВНС). ВНС, газопроводы, скважины, а также вся регулирующая, запорная и предохранительная аппаратура совместно со средствами контроля и управления образуют дегазационную систему шахты.
К средствам контроля и автоматизации ВНС предъявляются очень серьёзные требования по обеспечению безопасности, надёжности, систем блокировок и защиты.
В настоящее время наиболее известна автоматическая информационная система контроля параметров шахтных дегазационных установок, включающая и регуляторы ДИСК.
7.7. Автоматизированные системы управления проветриванием горных выработок (АСУПВ)
АСУПВ предназначена для автоматического оперативного управления газовой обстановкой в действующих выработках шахт с целью снятия ограничений на производительность выемочных участков и шахты по газовому фактору, экономии электроэнергии на проветривание и обеспечение высокого уровня безопасности горных работ.
В технической части система представляет собой совокупность ТС контроля концентрации метана и измерителей скорости воздуха(ИСВ-1), средств передачи информации в центр управления, средств обработки данных, выработки управляющих воздействий(УВК), исполнительных устройств(АУРВ, РРВП), аппаратура автоматизированного управления вентиляционными дверями (АШУ), управляемый привод ВГП.
=непрерывно контролировать концентрацию метана и скорость движения воздуха в выработках;
Если Вам понравилась эта лекция, то понравится и эта - СПГ-9м.
= осуществлять оперативную статистическую обработку контролируемых параметров с интервалом отбора данных в 1 мин;
=осуществлять оперативный расчёт требуемых приращений расходов в выработках;
=обеспечивать приращения расходов в выработках и по шахте в целом с интервалом 5-20 мин.
Применение системы позволяет автоматически снимать с помощью регулирования вентиляционного режима до 85-100%. загазирований технологического и аварийного характера при снижении расхода эл. энергии по шахте на 5- 7%.
Сложившееся положение, когда на особо опасных производствах, каковыми являются угольные шахты, работают устаревшие модели приборов, не имеющие право быть использованными в качестве средств измерений, не способствует созданию безопасных условий труда.
За последние 10–15 лет на рынок России пришли более 20 моделей импортных анемометров, появились и отечественные приборы, одним из них является анемометр рудничный АПР-2, разработанный в 1994 г. Прибор сразу же приобрел популярность за высокую точность и надежность в работе 1 . При этом следует отметить, что для шахт практически не было и нет сейчас предложений импортных приборов.
За 15 лет было выпущено около 5000 анемометров АПР-2. В настоящее время именно они получили наиболее широкое распространение на шахтах. Всего из общего количества этих приборов шахты приобрели порядка 50%, рудники – 30%, другие потребители – 20%. Анемометры АПР-2 работают на шахтах Донбасса, Кузбасса, Воркуты, Сахалина, Якутии, Арктикугля, рудниках Норильска и Магадана. Следует отметить то обстоятельство, что анемометр АПР-2, разработанный специально для шахт и рудников, нашел широкое применение и в других отраслях промышленности – атомной, нефтегазодобывающей, металлургической, химической, приобретают их энергетики, органы госсанэпиднадзора, фирмы, занимающиеся контролем и наладкой систем кондиционирования и промышленной вентиляции. Анемометры АПР-2 внесены в Госреестры средств измерений России, Казахстана, Белоруссии и Украины, они используются не только в странах ближнего, но и дальнего зарубежья, таких как Китай, Иран, Индия, Польша, Вьетнам, Латвия и др.
Разработанная модель анемометра АПР-2м позволяет производить одновременно замер скорости, давления и температуры как в ручном, так и в автоматическом и дистанционном режиме измерения, что дает возможность использовать его для производства депрессионных съемок и мониторинга вентиляционных сетей в автоматическом режиме. Количество замеров в ручном режиме измерения неограниченно, в автоматическом и дистанционном режиме возможно произвести 600 замеров продолжительностью 6 сут. или 10 ч, выбрав режим в зависимости от поставленной цели. Функциональные возможности наиболее применяемых типов анемометров в сравнении с анемометром АПР-2м приведены в табл. 1
| Показатели | Анемометры | |||
| АПР-2м | АПР-2 | АСО-3 | МС-13 | |
| Диапазон измерений: | ||||
| - скорость, м/с | 0,2 – 40,0 | 0,2–40,0 | 0,3–5,0 | 1,0–20 |
| - давление, мм вод. ст. | 8500 – 11700 | нет | нет | нет |
| - температура, °C | -20 + 70 | нет | нет | нет |
| Порог чувствительности, м/с | 0,15 | 0,15 | 0,3 | 1,0 |
| Количество возможных замеров в серии | 600 | 6 | 1 | 1 |
| Количество индицируемых показателей на дисплее | 20 | 3 | нет | нет |
| Возможность работы в режимах измерения: | ||||
| - автоматический | есть | нет | нет | нет |
| - дистанционный | есть | нет | нет | нет |
| Измерение параметров: | ||||
| - давление | есть | нет | нет | нет |
| - температура | есть | нет | нет | нет |
| Передача результатов замеров в режиме онлайн | есть | нет | нет | нет |
| Интерфейс для передачи данных на компьютер | есть | нет | нет | нет |
| Фиксации номера, даты и времени замера | есть | нет | нет | нет |
| Распечатка результатов замера на компьютере | есть | нет | нет | нет |
| Наличие индикации зарядки элементов питания | ||||
| - графический индикатор | есть | нет | нет | нет |
| - величина напряжения | есть | нет | нет | нет |
| Автоматическое отключение элементов питания при неиспользовании прибора | есть | нет | нет | нет |
При автоматическом и дистанционном режиме измерения результаты замеров скорости, полученные прибором, должны быть умножены на коэффициент поля скоростей К, что позволит получить расход воздуха в выработке. При стоимости автоматических систем контроля воздуха в десятки миллионов рублей, наличие переносных приборов, которые могут быть использованы для мониторинга вентиляционных сетей в горных выработках шахт и рудников, а также на других объектах, является весьма перспективным направлением как с целью экономии материальных ресурсов, так и для создания безопасных и более комфортных условий труда. Все замеры, произведенные анемометром АПР-2м, накапливаются в памяти микропроцессора и в дальнейшем могут быть распечатаны на компьютере. При распечатке надо указать номер прибора, с которого приняты данные и пункты, в которых проводился замер. Образец переданных результатов замеров с прибора на компьютер и распечатанных после этого, приведен в табл. 2
| Ручной режим: выполнено замеров – 3 | Пункт замера | ||||||
| № | Дата, время | Длитель- ность, с | Скорость, м/с | Темпера- тура, °C | Давление, мм.вод.ст. | Код датчика | |
| 1 | 27 октября 2010, 12:42 | 80 | 3,161 | +25,0 | 10122 | С0 | Квершлаг |
| 2 | 27 октября 2010, 12:56 | 75 | 5,104 | +25,1 | 10120 | С0 | Квершлаг |
| 3 | 27 октября 2010, 13:25 | 70 | 2,080 | +25,0 | 10122 | С0 | Квершлаг |
| ЦИКЛ 864с: выполнено замеров – 2 | Пункт замера | ||||||
| № | Дата, время | Длитель- ность, с | Скорость, м/с | Темпера- тура, °C | Давление, мм.вод.ст. | Код датчика | |
| 1 | 27 октября 2010, 14:06 | 864 | 3,152 | +25,2 | 10004 | С0 | Уклон |
| 2 | 27 октября 2010, 14:20 | 864 | 3,535 | +25,7 | 10004 | С0 | Уклон |
| ЦИКЛ 60с: выполнено замеров – 3 | Пункт замера | ||||||
| № | Дата, время | Длитель- ность, с | Скорость, м/с | Темпера- тура, °C | Давление, мм.вод.ст. | Код датчика | |
| 1 | 27 октября 2010, 14:45 | 60 | 2,166 | +25,1 | 10124 | С0 | Бремсберг |
| 2 | 27 октября 2010, 14:46 | 60 | 2,169 | +25,2 | 10122 | С0 | Бремсберг |
| 3 | 27 октября 2010, 14:47 | 60 | 2,168 | +26,0 | 10122 | С0 | Бремсберг |
Анемометр нового технического уровня АПР-2м по многим техническим характеристикам превосходит лучшие зарубежные аналоги. Так, если анемометры зарубежных фирм обеспечивают нижний порог измерения 0,3–0,5 м/с, то АПР-2м позволяет измерять скорость от 0,2 м/с, а в некоторых случаях, в зависимости от характеристики установленного датчика, и от 0,1 м/с. Зарубежные анемометры работают, как правило, на аккумуляторных батареях, обеспечивающих продолжительность работы не более 6–8 ч, в то время как АПР-2м работает на батареях типа А316, обеспечивающих продолжительность непрерывной работы не менее 750 ч.
К достоинствам анемометра АПР-2м следует отнести одновременную индикацию на дисплее продолжительности времени измерения, показаний скорости, давления и температуры воздушного потока. Наличие датчика измерения скорости, давления и температуры, индикатора зарядки элементов питания, кабеля с разъемами для соединения прибора с компьютером, возможность производства одним прибором всего комплекса работ по депрессионной съемке с распечаткой в дальнейшем результатов замеров с помощью прилагаемой программы на компьютере делают прибор универсальным.
Все анемометры АПР-2м комплектуются первичными преобразователями (головка с крыльчаткой), имеющими градуировочный код, отражающий их индивидуальную характеристику. Код головки анемометра вводится в память микропроцессора, что обеспечивает высокую точность выполненных замеров.
Методика расчета анемометров для шахт и рудников, разработанная автором статьи, утверждена Госгортехнадзором России и является обязательной для шахт и рудников (письмо № 04–35/314 от 01.11.96).
Расчет необходимого количества анемометров, согласно утвержденной методике, следует производить по формуле:
где: К – коэффициент резерва, равный 1,2; n=5 – минимально допустимое количество анемометров, необходимое для текущего оперативного контроля за расходом воздуха (протяженность горных выработок до 30 км); L – протяженность поддерживаемых выработок, км; Кгор – количество горизонтов; Квгп – количество действующих вентиляторов главного проветривания.
В том случае, если протяженность горных выработок превышает 90 км, необходимое количество анемометров в работе увеличивается в следующем порядке: от 90 до 120 км – 1 анемометр на 10 км, от 120 до 150 км – 1 анемометр на 15 км, более 150 км – 1 анемометр на 20 км. Такой методический подход к расчету их количества объясняется тем, что с ростом протяженности выработок возрастает протяженность различного рода сбоек и параллельных выработок, где производство замеров необязательно.
Пример расчета № 1. Протяженность горных выработок – 60 км, имеются два горизонта, в работе один вентилятор главного проветривания. Необходимо иметь 13 анемометров.
Пример расчета № 2. Протяженность горных выработок 150 км, имеются три горизонта, в работе четыре вентилятора главного проветривания. Необходимо иметь 30 анемометров.
Укомплектованность шахт и рудников анемометрами, согласно утвержденной методике, позволяет обеспечивать действенность контроля за расходом воздуха в горных выработках как при ежедекадных замерах воздуха, так и при реверсировании вентиляционной струи, и тем самым обеспечивать составление схемы проветривания шахты в реверсивном режиме проветривания. Правила безопасности в угольных шахтах регламентируют при реверсе вентиляционной струи подачу воздуха во все горные выработки не менее 60 % от его количества в нормальном режиме проветривания, но в них нет требования по направлению движения воздуха, поэтому наличие данных о фактическом расходе воздуха и направлении его движения в аварийном режиме крайне необходимо для осуществления более эффективной ликвидации аварии.
Q=0,85 Vц S 60, м 3 /мин, (2)
где: S – сечение выработки, м 2 .
Предлагаемый способ замера скорости воздушных потоков фактически применяется при установке стационарных систем контроля за расходом воздуха, когда определение скорости производится по показаниям датчика, установленного стационарно в одной точке.
К сожалению, приходится констатировать, что, несмотря на то, что после утверждения методики расчета анемометров для шахт прошло более 10 лет, они до сих пор так и не стали в полной мере обязательными для применения. На многих шахтах все еще используются анемометры АСО-3 и МС-13, морально и физически устаревшие, срок действия сертификатов которых истек 25 лет тому назад. Все это не способствует созданию безопасных условий труда. Внедрение анемометров нового технического уровня АПР-2м позволит повысить уровень безопасности и комфортности труда в шахтах.
1 Мещеряков А. А. Электронный анемометр АПР-2 и оснащение им шахт // Уголь. – 2001. – № 6. – С. 63–65.
2 Мещеряков А. А. Определение расхода воздуха замером скорости в одной точке // Уголь Украины. – 1971. – №7. С. 43 – 44.
Все про уголь и его добычу
Контроль газовой обстановки в шахте — основная информация
Содержание кислорода в воздухе выработок, в которых находятся или могут находиться люди, должно составлять не менее 20% (по объему). Содержание водорода в зарядных камерах не должно превышать 0,5%. Концентрация вредных газов в воздухе действующих подземных выработок не должна быть выше предельно допустимой, приведенной в табл. В случае применения материалов или технологических процессов, при которых возможно выделение других вредных веществ, контроль за их содержанием должен осуществляться в соответствии с требованиями государственных стандартов.
Перед допуском людей в выработку после взрывных работ содержание вредных газов, не должно превышать 0,008% по объему в пересчете на условный оксид углерода. Такое разжижение вредных газов должно достигаться не более чем за 30 мин после взрывания зарядов.
При проверке достаточности разжижения вредных продуктов взрыва 1 л диоксида азота следует принимать эквивалентным 6,5 л оксида углерода.
Контроль концентрации метана в газовых шахтах должен осуществляться во всех выработках, где может выделяться или скопляться метан. Места и периодичность замеров устанавливаются начальником участка ВТБ и утверждаются главным инженером шахты. При этом должны выполняться следующие требования:
- у забоев действующих тупиковых выработок, стволов, в исходящих вентиляционных струях тупиковых и очистных выработок и выемочных участков при отсутствии автоматического контроля замеры концентрации метана должны производиться в шахтах I и II категории не менее двух раз в смену, в шахтах III категории, сверхкатегорных и опасных по внезапным выбросам — не реже трех раз в смену. Один из замеров должен выполняться в начале смены. Во всех указанных выше местах замеры концентрации метана должны выполняться сменными инженерно-техническими работниками участка или бригадирами и звеньевыми. При этом не реже одного раза в смену замеры должны проводиться работниками участка ВТБ;
- в поступающих в тупиковые и очистные выработки вентиляционных струях, в тупиковых и очистных выработках, где не ведутся работы, и их исходящих струях, в исходящих струях крыльев и шахт, а также на пластах, где выделение метана не наблюдалось, и в прочих выработках замеры концентрации метана должны осуществляться работниками участка ВТБ не реже одного раза в сутки;
- в машинных камерах замеры концентрации метана должны выполняться сменными инженерно-техническими работниками участка или персоналом, обслуживающим камеры, — не реже одного раза в смену и работниками участка ВТБ — не реже одного раза в сутки.
В тупиковых выработках и на выемочных участках шахт I и II категорий при наличии переносных автоматических приборов контроля содержания метана, а также в тупиковых выработках и на выемочных участках шахт III категории и выше и в стволах, оснащенных стационарной аппаратурой контроля содержания метана, работники участка ВТБ должны производить замеры не реже одного раза в сутки. При обнаружении неисправности стационарной аппаратуры контроля содержания метана инженерно-технические работники, бригадиры (звеньевые) должны немедленно сообщить об этом горному диспетчеру и прекратить работу. Замеры концентрации метана должны выполняться в соответствии с Инструкцией по контролю состава рудничного воздуха, определению газообильности и установлению категорий шахт по метану. Контроль содержания метана при взрывных работах осуществляется в соответствии с Едиными правилами безопасности при взрывных работах.
Интерферометр шахтный ШИ-11 представляет собой переносной прибор, предназначенный для определения содержания метана и углекислого газа в рудничном воздухе действующих проветриваемых горных выработках шахт. Действие прибора основано на измерении смещения интерференционной картины, происходящего вследствие изменения состава исследуемого рудничного воздуха.
Подготовка прибора к работе:
- Перед началом эксплуатации прибора необходимо проверить работоспособность поглотительного патрона.
- Проверить исправность резиновой груши.
- Проверить герметичность газовой линии прибора.
- Проверить герметичность пробозаборника.
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.
Для определения содержания углекислого газа в рудничном воздухе необходимо вначале сделать определение концентрации метана указанным выше способом. Затем распределительный кран ставится в положение СО2 и производится прокачивание рудничного воздуха в прибор путем трех сжатий резиновой груши. Отсчет по шкале производится так же, как и при определении содержания метана.
Сумма содержания газов (СН4 +СО2) не должна превышать 6% в объемных долях.
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. Содержание углекислого газа равно разности второго и первого отсчетов. Дл более точного определения концентрации СО2 необходимо показания прибора умножить на коэффициент 0,95.
При отборе проб шахтного воздуха в труднодоступных местах или в верхней части выработки необходимо пробозаборник вынуть из футляра и его штуцер подсоединить к резиновой трубке, надетой на штуцер крана. Если пробозаборник имеет резиновую трубку, то ее свободный конец надеть на штуцер крана прибора. Затем пробозаборник раздвинуть на полную длину. Пробозаборник поднять на вытянутую руку и произвести 5-6 сжатий резиновой груши. После набора пробы произвести отсчет концентрации газа на приборе. Собрать пробозаборник и уложить в футляр.
Содержание кислорода в воздухе выработок, в которых находятся или могут находиться люди, должно составлять не менее 20% по объему). Содержание метана в рудничном воздухе должно соответствовать нормам, указанным в таблице №1,
| Вентиляционная струя, трубопровод | Недопустимая концентрация метана, % по объему. |
| Исходящая из очистной или тупиковой выработки, камеры, выемочного участка, поддерживаемой выработки | Более 1 |
| Исходящая крыла, шахты | Более 0,75 |
| Поступающая на выемочный участок, в очистные выработки, к забоям тупиковых выработок и в камеры | Более 0,5 |
| Местное скопление метана в очистных, тупиковых и других выработках. | 2 и более |
| На выходе из смесительных камер | 2 и более |
| Трубопроводы для изолированного отвода метана с помощью вентиляторов (эжекторов) | Более 3,5 |
| Дегазационные трубопроводы | От 3,5 до 25 |
а содержание диоксида углерода (углекислого газа) в рудничном воздухе не должно превышать: на рабочих местах и в исходящих струях выемочных участков и тупиковых выработок – 0,5 %, в выработках с исходящей струей крыла, горизонта и шахты в целом – 0,75 %, а при проведении и восстановлении выработок по завалу – 1 %. Содержание водорода в зарядных камерах не должно превышать 0,5%.
К загазированиям относятся все случаи превышения норм концентрации метана в поперечном сечении выработок в свету и в открытых, не заложенных породой или другими материалами куполах.
Система проветривания шахт и рудников включает в себя вентиляционную сеть (комплекс горных выработок, по которым проходит свежий и отработанный воздух) и различные вентиляционные устройства сети (двери, окна, перемычки, ляды, шиберы), главную вентиляторную установку, вентиляторы местного проветривания (ВМП), средства контроля содержания метана в шахтной атмосфере и калориферные установки.
Автоматизация вентиляторов главного проветривания в настоящее время сводится к применению дистанционного управления вентиляторами и устройствами реверсирования струи воздуха с пульта, установленного на центральном диспетчерском пункте или в другом месте нахождения постоянного дежурного персонала, а также к автоматическому контролю и сигнализации о режимах работы.
Вентиляторы местного проветривания применяются для подачи свежего воздуха в подготовительные выработки. При значительной длине тупиковой выработки вследствие утечек из воздухопровода может оказаться, что при работающем главном вентиляторе в забой поступает недостаточное количество воздуха. Согласно Правилам безопасности (ПБ), ВМП должны работать непрерывно, а в случае их остановки или нарушения вентиляции напряжение с электрооборудования, находящегося в тупиковой части выработки, должно быть снято. Последнее обеспечивается с помощью специальной аппаратуры.
На шахтах, опасных по газу, контроль содержания метана в шахтном воздухе – одно из основных условий обеспечения безопасности работ.
Широкое использование электрической энергии и ведение взрывных работ требуют, чтобы контроль содержания метана был непрерывным и автоматическим с передачей соответствующей информации диспетчеру шахты.
Температура воздуха в стволе шахты зависит от температуры и количества холодного воздуха, поступающего с поверхности шахты, и подогретого воздуха, поступающего от калориферной установки. Автоматизация калориферной установки заключается в достаточно точном поддержании температуры воздуха в стволе шахты (не ниже +2 °С) и повышении надежности и экономичности работы установки.
При удалении вентиляторной установки на расстояние свыше 500 м от диспетчерского пункта экономически выгодно вместо обычной многопроводной системы дистанционного управления, сигнализации и контроля применять телемеханические системы, позволяющие по минимальному числу линий связи передавать большое количество команд и сигналов. Особенно выгодно использование телемеханических систем для управления вентиляторами местного проветривания в связи со значительной удаленностью их от диспетчерского пункта.
АВТОМАТИЗАЦИЯ ВЕНТИЛЯТОРОВ ГЛАВНОГО
ПРОВЕТРИВАНИЯ
Схемы автоматизации вентиляторных установок главного проветривания должны обеспечивать дистанционное управление из помещения диспетчерского пункта и местное из машинного зала, возможность работы вентиляторов в автоматическом режиме без постоянного присутствия обслуживающего персонала. В схеме должен быть предусмотрен непрерывный контроль положения ляд и шиберов, направляющего и спрямляющего аппаратов, положения тормоза, депрессии и производительности вентилятора, температуры подшипников электродвигателя и вентилятора, тока ротора и статора, напряжения питания электропривода.
Аппаратура автоматизации должна обеспечивать:
частичное регулирование производительности вентиляторов путем поворота лопаток направляющего аппарата;
реверс вентиляционной струи без остановки вентилятора;
автоматическое включение резервного агрегата при выходе из строя работающего;
полное защитное отключение вентиляторной установки в случаях: коротких замыканий и перегрузок в электрической сети, отключения напряжения питания на время более 10 с, асинхронного режима работы синхронного двигателя; затянувшегося пуска двигателя, наложения тормоза во время работы вентилятора, нарушений режима работы в системе маслосмазки вентиляторов, повышения температуры подшипников двигателя и вентилятора.
Система блокировок схемы автоматизации должна исключать: одновременную работу двух вентиляторов, если это не предусмотрено технологической схемой; самопроизвольный запуск электропривода вентилятора; включение вентилятора при несоответствующем выбранному режиму положении ляд в воздушных каналах; включение электроприводов ляд и шиберов во время работы вентилятора (если не предусмотрено технологией работы вентилятора).
Схема автоматизации должна обеспечивать автоматическую световую и звуковую сигнализацию при возникновении аварийных режимов.
Для автоматизации вентиляторов главного проветривания промышленностью выпускается комплектная аппаратура. В качестве примера можно привести унифицированную аппаратуру УКАВ-М производства ХЭМЗ. Последняя отвечает всем современным требованиям, предъявляемым к автоматизации системы проветривания, и позволяет автоматизировать все типы выпускаемых промышленностью вентиляторов главного проветривания.
Аппаратура УКАВ-М обеспечивает: дистанционное и местное управление двумя главными вентиляторами; реверсирование воздушной струи; регулирование производительности вентиляторов; различные виды защит электродвигателей вентиляторов и других механизмов; автоматическое отключение двигателей вентиляторов и механизмов при аварийных режимах; автоматическую световую и звуковую сигнализацию.
Конструктивно комплект УКАВ-М представляет собой набор шкафов закрытого исполнения и пульт дистанционного управления. Комплект УКАВ-М выпускается в нескольких исполнениях в зависимости от типа электропривода (синхронный, асинхронный, синхронно-асинхронный), количества ляд и вспомогательных приводов.
Автоматическая система управления УКАВ-М содержит блок микропрограммного автомата БМА, который является цифровым устройством, последовательно обрабатывающим команды программы, записанной в постоянном запоминающем устройстве ПЗУ. В процессе работы блок БМА опрашивает состояние различных датчиков и в соответствии с программой, записанной в ПЗУ, формирует выходные сигналы управления электрическими аппаратами и приводами механизмов вентилятора.
Аппаратура автоматизации УКАВ-М относится к классу управляющих устройств с программируемой логикой. В этом случае в зависимости от типов вентилятора и электропривода изменению подлежит программа, записанная в ПЗУ. В то же время аппаратная часть остается неизменной.
Комплектно с аппаратурой УКАВ-М поставляются программы: центробежного вентилятора с асинхронным приводом, центробежного вентилятора с синхронным приводом, осевого вентилятора с синхронным приводом.
АВТОМАТИЗАЦИЯ КОНТРОЛЯ ПОДАЧИ ВОЗДУХА ВЕНТИЛЯТОРАМИ МЕСТНОГО ПРОВЕТРИВАНИЯ
Надежная работа вентиляторов местного проветривания (ВМП) во многом определяет безопасность и производительность труда рабочих. Поэтому необходимо обеспечивать непрерывный контроль за поступлением свежего воздуха к забою горной выработки, проветриваемой ВМП. Для этой цели применяют специальные системы автоматического контроля поступления воздуха от ВМП по скорости струи воздушного потока в конце воздухопровода. Рассмотрим принцип действия таких систем на примере широко распространенной аппаратуры АКВ-2П.
Аппаратура АКВ-2П обеспечивает: выдержку времени 5 – 10 мин на включение электрооборудования в горной выработке после включения вентилятора и установления нормального режима проветривания; автоматическое отключение электроэнергии с выдержкой 1 – 2 мин при нарушении режима проветривания и невозможность включения электрооборудования до устранения причины нарушения нормального проветривания; мгновенное автоматическое отключение электроэнергии при остановке вентилятора; световую сигнализацию о нормальном и аварийном режимах проветривания забоя выработки.
Схема аппаратуры АКВ-2П представлена на рис. 4.1. Она состоит из мембранного датчика расхода воздуха, устанавливаемого в конце воздухопровода, и релейного блока во взрывобезопасном корпусе с искробезопасными цепями датчика.
В датчике расхода воздуха (рис. 4.1, а) скорость движения воздуха определяется по динамической составляющей давления воздушного потока, равной разности полного и статического давлений. Чувствительным элементом датчика является упругая мембрана 3. Под мембраной через трубку 6 с раструбом 7 создается полное давление . Над мембраной через канал 5 в воздухопроводе 4 устанавливается статическое давление воздушного потока. На мембрану будет действовать усилие, пропорциональное разности полного и статического давлений, т. е. скорости потока. Под действием этого усилия мембрана прогибается и при определенной скорости потока, соответствующей требуемому расходу воздуха, подвижной контакт 1 на мембране замкнется с неподвижным контактом 2.
Релейный блок (рис. 4.1, б) содержит выключатель SА; источник питания, состоящий из трансформатора Т, резистора R1, конденсаторов С1 и С2, диода VD1; делитель напряжения на стабилитронах VD2, VD3; приемное реле К1, которое не чувствительно к переменному току; исполнительное реле К2; вспомогательное реле К3; электронное реле времени, собранное на транзисторах VТ1 – VТ4, конденсаторе С3 и резисторах R3 и R4; сигнальные лампы с зеленым HL1 и красным HL2 светофильтрами, сигнализирующие соответственно о нормальном и аварийном режимах проветривания.
Рассмотрим принцип действия релейного блока.
1. При включении пускателя вентилятора и замыкании выключателя SА переменное напряжение 36 В от понижающего трансформатора подается через зажимы ХЗ, Х4 на первичную обмотку трансформатора Т.
2. В исходном состоянии контакты мембранного датчика ВV разомкнуты. Так как реле К1 не реагирует на переменное напряжение со стороны вторичной обмотки трансформатора Т, то оно отключено. Вследствие этого все транзисторы заперты, реле К2 и КЗ отключены. Загорается сигнальная лампа НL2 с красным светофильтром. Конденсатор С3 заряжается до напряжения, равного напряжению на стабилитроне VD2 по цепи: зажим 3 трансформатора Т, стабилитрон VD3, конденсатор С3, размыкающие контактные пары переключающих контактов К2.1 и К1.1, резистор R2, диод VD1, зажим 2.
3. При достижении установленной скорости воздуха в воздухопроводе контакт датчика ВV замыкается. Через контакт датчика ВV катушка реле К1 шунтируется в течение одного полупериода напряжения диодом VD6 и светодиодом НL. Через катушку реле К1 будет проходить выпрямленный ток. В результате загорится светодиод НL в датчике и включится реле K1.
5. Контакт К2.2 реле К2 через выключатель SА обеспечит возможность включения группового пускателя электрооборудования горной выработки, где находится ВМП. Контакт К2.3 отключит лампу НL2, контакт К2.4 заблокирует реле К2 во включенном состоянии.
6. В цепи катушки реле К3 замкнется контакт К2.5, однако реле К3 не успеет сработать. Это объясняется тем, что включается контакт К2.1 и образуется цепь заряда конденсатора С3: зажим 3 трансформатора Т, стабилитрон VD3, конденсатор С3, замыкающие (а не размыкающие) контактные пары переключающих контактов К2.1 и К1.1, резистор R2, диод VD1, зажим 2. Конденсатор быстро перезарядится. На базу транзистора VT2 опять будет подан отрицательный по отношению к эмиттеру потенциал, и транзисторы VТ1 – VТ4 закроются.
7. Все элементы схемы будут находиться в таком состоянии, пока расход воздуха не уменьшится ниже допустимого значения. В этом случае произойдет размыкание цепи датчика ВV и реле К1 отключится. Погаснет светодиод НL в датчике, а контакт К1.2 разомкнет цепь питания лампы НL1 (зеленая) в релейном блоке. Контакт К1.1 разорвет цепь заряда конденсатора С3, который начнет разряжаться через параллельно включенные резисторы R3, R4 и стабилитрон VD3, создавая выдержку времени на отключение электрооборудования в горной выработке, проветриваемой ВМП. Через 1 – 2 мин конденсатор С3 разрядится и начнет перезаряжаться. Вновь откроются транзисторы VТ1 – VТ4, что приведет к срабатыванию реле К3.
8. Реле К3 контактом КЗ.1 разомкнет цепь питания реле К2.
Реле К2 контактом К2.2 отключит подачу электроэнергии, контактом К2.3 включит лампу НL2 (красная) – сигнал отсутствия воздуха в горной выработке. Контакт К2.5 отключит цепь питания реле КЗ, переключающий контакт К2.1 создает цепь заряда конденсатора С3.
При заряде конденсатора С3 транзисторы VТ1 – VТ4 закрываются и схема возвращается в исходное состояние.
Кроме аппаратуры АКВ-2П для обеспечения непрерывного контроля за подачей свежего воздуха в тупиковые выработки применяется более совершенная аппаратура АЗОТ и АПТВ. В дополнение к функциям, которые выполняет аппаратура АКВ-2П, эта аппаратура обеспечивает: возможность местного и диспетчерского телемеханического управления ВМП; плавное заполнение вентиляционного трубопровода воздухом путем импульсного включения ВМП; передачу в систему телемеханики сигналов о включении ВМП и режиме проветривания (нормальный или аварийный).
Для контроля поступления воздуха в аппаратуре АЗОТ применяется датчик мембранного типа от аппаратуры АКВ-2П. В аппаратуре АПТВ используется датчик, который представляет собой искробезопасный тахогенератор переменного тока, на оси которого крепится крыльчатка. Датчик крепится внутри металлического патрубка воздухопровода вблизи выхода воздушной струи. При включенном ВМП воздух, действуя на крыльчатку, приводит во вращение ротор тахогенератора, на выходной обмотке которого возникает напряжение, частота которого пропорциональна скорости движения воздуха.
Аппаратура АПТВ отличается от выпускавшейся ранее аппаратуры АЗОТ высокой точностью контроля за скоростью воздуха и стабильностью характеристик, более простым монтажом датчика, наличием индикации о фактической скорости воздуха в трубопроводе.
Современная аппаратура контроля за поступлением свежего воздуха к забою горной выработки применяется совместно с телемеханической аппаратурой, так как при удалении пульта управления от вентиляторных установок на расстояние свыше 500 м использование многопроводных схем управления становится экономически невыгодным. В таких случаях применяют малопроводные телемеханические системы.
Роль языка в формировании личности: Это происходит потому, что любой современный язык – это сложное .
Читайте также: