WWW.MASH.DOBROTA.BIZ
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - онлайн публикации
 

Pages:   || 2 | 3 | 4 |

«Издание второе, дополненное и переработанное ИЗДАТЕЛЬСТВО «НЕДРА» МОСКВА 1969 Рудничная вентиляция. К о м а р о в В. Б., К и л ькеев Ш. X. Изд. 2-е, иерераб. и доп. М., пзд-во ...»

-- [ Страница 1 ] --

В. Б. КОМАРОВ, Ш. X. КИЛЬКЕЕВ

РУДНИЧНАЯ ВЕНТИЛЯЦИЯ

Издание второе, дополненное и переработанное

ИЗДАТЕЛЬСТВО «НЕДРА»

МОСКВА 1969

Рудничная вентиляция. К о м а р о в В. Б., К и л ькеев Ш. X. Изд. 2-е, иерераб. и доп. М., пзд-во «Недра»,

1969 г., 416 стр .

В книге изложены современные теоретические

основы рудничной аэрологии и обобщен практический

опыт проветривания рудников. Книга состоит из четы­

рех частей .

В первой части — «Рудничная атмосфера» — при­ ведены данные по изменению состава рудничного воз­ духа; подробно рассмотрена борьба с запыленностью воздуха в рудниках. Сообщаются данные о выделении на рудниках метана; уделено внимание рудникам, расположенным в зоне вечной мерзлоты .

Во второй части — «Вентиляция рудников» — изложены основы аэродинамики, аэродинамического сопротивления горных выработок, проветривание руд­ ников естественной тягой, регулирование количества воздуха и проветривание выработок при их проходке .

В третьей части — «Проектирование вентиля­ ции» — даны рекомендации по выбору схем проветри­ вания и расчету количества воздуха .

В четвертой части — «Обследование состояния про­ ветривания рудников» — приведена методика обследо­ вания состояния проветривания рудников, включая исследование работы вентиляторов главного проветри­ вания .

Книга предназначена для инженерно-технических работников горных предприятий, научно-исследова­ тельских и проектных организаций, а также может быть полезна студентам горных вузов и техникумов .

Рисунков 185, таблиц 54, библиография— 99 названий .

Рецензент проф., докт. техн. наук С. И. Л у говский 3 - 7 —3 185—69

ПРЕДИСЛОВИЕ

Книга «Рудничная вентиляция» была издана в 1959 г. За про­ шедшие 10 лет достижения горной науки и техники в области руд­ ничной вентиляции оказались такими значительными, что возникла необходимость переиздания книги с внесением в нее исправлений и дополнений .

При подготовке второго издания авторами использован как опыт, накопленный учеными Советского Союза за эти 10 лет, так и передо­ вой опыт зарубежных стран в области проветривания рудников .

В книгу внесены значительные изменения, существенно расширен и пополнен раздел о борьбе с пылью на рудниках. Также подробно рассмотрен вопрос выделения метана в рудных шахтах; дополнены сведения о расчете сложных вентиляционных сетей; приведены новые материалы по проветриванию тупиковых выработок; изложены новые методы регулирования количества воздуха, а также контроля и управления проветриванием рудников .

Глава VII первой части, главы I I I —V, IX и X второй части, а также вся четвертая часть написаны проф. В. Б. Комаровым. Главы I —IV первой части, I —II, V I—IX, X—XII второй части и вся третья часть написаны доц. Ш. X. Килькеевым .

Авторы выражают глубокую благодарность проф., докт. техн .

наук С. И. Луговскому за ц

–  –  –

§ 1. Общие сведения о рудничном воздухе Рудничным воздухом принято называть смесь различных газов и паров, заполняющих подземные горные выработки; это — атмосферный воздух, который поступает в шахту с земной поверхности и подвергается в подземных выработках различным изменениям в своем составе. Если эти изменения незначительны и рудничный воздух по своему составу мало отличается от нормаль­ ного атмосферного, то его называют с в е ж и м, а в остальных случаях — и с п о р ч е н н ы м. Основными составными частями атмосферного воздуха являются: кислород, азот, углекислый газ и водяные пары. Первые три из них содержатся в воздухе нормаль­ ного состава в постоянной пропорции по объему: 79% N2*; 20,96 Оо и 0,04% С 02. Водяные пары входят в состав в различных количе­ ствах (в среднем до 1% по объему), что не влияет на соотношение кислорода и азота воздуха .





Рудничный воздух, в отличие от атмосферного, всегда содержит иные количества кислорода, углекислого газа, азота и водяных паров: обычно 0 2 меньше 20,96%, а СО2 — более 0',04%. Кроме этих газов и водяных паров, рудничный воздух может содержать вредные и взрывчатые газы, а также рудничную пыль. Рудничный воздух, как указывает акад. А. А. Скочинский, можно рассматри­ вать состоящим из трех частей: атмосферный воздух + активные газы + мертвый воздух .

Под а к т и в н ы м и г а з а м и понимаются всякого рода ядовитые или взрывчатые газы, которые выделяются или образуются в подземных выработках. В условиях металлических рудников к таким газам относятся: окись углерода, окислы азота, сероводород, сернистый газ, водород и метан .

* При техническом анализе под азотом принято подразумевать сумму азота и инертных газов (аргон, неон, гелий, криптон п ксенон), т. е. 78,1394 азота и 0,87% инертных газов (79%) .

П о д м е р т в ы м в о з д у х о м понимается смесь углекислого газа и азота, содержащихся в рудничном воздухе в избыточных по сравнению с атмосферным воздухом количествах. Содержание мерт­ вого воздуха в атмосфере рудничных выработок может колебаться от долей процента до нескольких процентов .

§ 2. Постоянные составные части рудничного воздуха Кислород (0 2) в обычных условиях представляет собой газ"без цвета, вкуса и запаха; в жидком и твердом состоянии имеет бледиосишою окраску. Удельный вес его (относительно воздуха) около 1,11, вес 1 л при нормальных условиях 1,43 г. Растворимость кисло­ рода в воде незначительна, но все же больше воздуха. Так, в 1 л воды при 0° С растворяется воздуха 10,2 см3, а кислорода 48,9 см3 .

Кислород химически чрезвычайно активен: легко соединяется со многими простыми и сложными веществами. Чрезвычайно важна его роль в процессе окисления некоторых металлов, многих минера­ лов и органических веществ. В составе воздуха кислород является необходимым элементом для поддержания дыхания и горения .

Количество кислорода, которое поглощает человек из воздуха через легкие, зависит от парциального давления этого газа во вдыхаемом воздухе. Усвоение кровью кислорода происходит лучше всего при атмосферном давлении 760 мм и содержании кислорода в воздухе около 21%, что соответствует парциальному давлению около 160 ммрт. cm. Для нормального дыхания, хорошего самочувствия и работоспособности горнорабочих нужно, чтобы рудничный воздух содержал не менее 20% кислорода. Недостаток кислорода в воздухе вызывает у человека общую слабость и понижение работоспособности .

В подземных выработках при снижении содержания кислорода в воздухе до 17% у человека начинается одышка, сердцебиение;

при 12% наступает обморочное состояние и затем смерть от «кисло­ родного голодания». По правилам безопасности во всех подземных выработках, где могут находиться люди, содержание кислорода должно быть не менее 20% .

Обычно количество выдыхаемого человеком углекислого газа меньше поглощаемого из воздуха кислорода. На каждые 4 объема образующегося при дыхании углекислого газа расходуется около 5 объемов кислорода. Отношение объемов выделяемого человеком углекислого газа и поглощаемого кислорода принято называть р е с п и р а т о р н ы м или д ы х а т е л ь н ы м коэффициентом .

Нормально значения этого коэффициента составляют 0,8—0,9 .

При усиленной работе или когда человек находится в состоянии сильного возбуждения респираторный коэффициент может быть больше единицы. Процесс обогащения воздуха углекислым газом и обеднение его кислородом происходит и в шахтах. У шахт имеется также свой респираторный коэффициент, который обычно меньше единицы. Так, для ряда шахт Донбасса* величина респираторного* • * Исследования акад. А. А. Скочинского и проф. Д. Ф. Борисова .

• коэффициента колеблется в пределах 0,3—0,8 [74]. По данным канд. техн. наук О. С. Гершун, значения этого коэффициента для восьми обследованных шахт Криворожского бассейна колеблются от 0,34 до 0,94 .

На некоторых металлических рудниках, разрабатывающих медно­ колчеданные месторождения, величина респираторного коэффициента весьма мала. Так, на Дегтярском руднике [2] суточный расход кислорода в атмосфере рудника составляет 96 250 м3, увеличение количества углекислого газа за это же время — 11 200 м3, а отно­ шение этих величин (респираторпый коэффициент) 0,116. Такое низкое значение респираторного коэффициента объясняется интен­ сивными, протекающими в больших масштабах, процессами окисле­ ния руды .

Содержание кислорода в рудничном воздухе уменьшается вслед­ ствие процессов окисления полезного ископаемого, пород и древе­ сины, а также присоединения к воздуху газов, выделяющихся из окружающих пород в горные выработки (метана, углекислого газа и др.). Резкое уменьшение кислорода происходит при взрывах рудничного газа и пыли, а также при подземпых пожарах .

Второстепенными причинами уменьшения кислорода является дыхание людей, взрывные работы и т. д. В колчеданных рудниках (исследования акад. А. А. Скочинского, канд. техн. наук Я. 3. Бух­ ман и др.) уменьшение кислорода в рудничном воздухе происходит в основном вследствие процессов окисления руды п пород .

Удельный вес процессов (в %), способствующих уменьшению кислорода в воздухе Дегтярского рудника*, приведен ниже

–  –  –

Для колчеданных рудников характерно интенсивное обеднение воздуха кислородом, происходящее в тупиковых нарезных и очист­ ных выработках. В них после прекращения вентиляции содержание кислорода в воздухе уменьшается до нескольких процентов за сравни­ тельно короткое время. Если в железорудных и других металличе­ ских рудниках содержание кислорода в воздухе непроветриваемых выработок уменьшается за несколько месяцев всего на 1—2%, то в отдельных тупиковых нарезных и очистных выработках колчедан­ ных рудников содержание кислорода в воздухе после прекращения вептиляции снижалось до 1—2% за 7—10 суток. Такое снижение кислорода происходит в тупиковых нарезных и очистных выработках при системах слоевого и подэтажного обрушения, т. е. в выработках, расположенных непосредственно под выработанным и обрушенным пространством .

* По, данным канд* техн. наук Я. 3. Бухмана .

Основной причиной снижения кислорода в атмосфере этих выра­ боток является поступление в них воздуха с пониженным содержа­ нием кислорода из выработанного и обрушенного пространства, в котором непрерывно протекают низкотемпературные окислитель­ ные процессы и, как следствие, образование «обескислороженного»

воздуха. Такой воздух, выделяясь в тупиковые, нарезные и очистные выработки, снижает содержание кислорода в их атмосфере. Поступ­ ление в рабочие выработки воздуха, потерявшего полностью или частично кислород, представляет серьезную опасность, так как содержание кислорода в них за короткое время может снизиться не только ниже установленной санитарной нормы, но и до смертельно опасной концентрации. Поэтому в нарезных и очистных тупиковых выработках, в которые выделяется «обескислороженный» воздух, должен вестись непрерывный контроль содержания кислорода в воздухе. При этом непрерывный контроль должен быть обяза­ тельно дистанционным (см. § 2 главы II) .

Азот (N2) составляет наибольшую часть (4/5 объема) воздуха .

Это газ без цвета, запаха и вкуса. Его удельный вес по отношению к воздуху 0,97. При нормальных условиях 1 л азота весит 1,251 г .

Он плохо растворяется в воде (около 2% по объему). Азот инертен и только при высоких температурах, а также в присутствии катали­ заторов вступает в реакцию с кислородом и водородом. Азот непри­ годен для дыхания, но его нельзя считать ядовитым. Однако в случае присоединения к рудничному воздуху в избыточных количествах он может явиться причиной резкого снижения содержания кислорода .

Первые признаки кислородной недостаточности наступают при повышении содержания N2 до 83%, тяжелая форма недостаточности наблюдается при его содержании 90%, а при содержании азота 93% мгновенно наступает смерть. Гигиеническое значение N, заклю­ чается в том, что он вместе со всей группой инертных газов разбавляет кислород воздуха до такой степени, которая необходима для нормаль­ ного дыхания .

Источниками обогащения рудничного воздуха азотом являются взрывные работы (1 кг нитроглицерина дает 640 л газа, из которых 135 л азота), процессы гниения органических веществ, а также выделение его в чистом виде из трещин в руде и породе .

Углекислый газ (С02) бесцветен, обладает слабо кислым вкусом .

Он в 1,5 раза тяжелее воздуха. Удельный вес его 1,52 .

Обладая значительно большим весом, чем воздух, он может скопляться у почвы выработок или «стекать» в нижние части их, если они наклон­ ные. Он легко растворяется в воде, коэффициент растворимости при 0° С составляет около 1,71. Углекислый газ не поддерживает дыхания и горения. Однако он имеет большое значение в газообмене, происходящем в теле человека, стимулируя дыхание. Доказано [74], что частота и объем дыхания зависят от содержания углекислого газа в альвеолах. Увеличение содержания альвеолярной СО2 всего на 0,2% удваивает частоту дыхания. При более высоком содержании углекислого газа во вдыхаемом воздухе он может вызвать отравления .

Так, при содержании 5% углекислого газа дыхание учащается, при 6% — появляются сильная одышка и слабость; при 10% и выше может наступить обморочное состояние, а при 20—25% человеку угрожает смертельное отравление. Безвредным для здоровья людей содержанием С 02 в рудничном воздухе считается 0,5%. Эта вели­ чина установлена Правилами безопасности как предел содержания СО2 в воздухе действующих выработок. Основными причинами увеличения углекислого газа в рудничном воздухе в обычных усло­ виях работы рудника являются: окисление полезного ископаемого и вмещающих пород, разложение углекислых пород кислыми шахт­ ными водами, гниение крепежного леса, выделение С 02 в готовом виде из горных пород .

В некоторых угольных бассейнах зарубежных стран [74] выде­ ление углекислого газа происходит чрезвычайно бурно — в виде внезапных выбросов. Так, в бассейне Гар (Франция) за последние 60 лет было зарегистрировано свыше 2000 внезапных выбросов углекислого газа .

На горнорудных предприятиях Советского Союза внезапных выбросов углекислого газа не наблюдалось. Однако на некоторых рудниках Криворожского бассейна за последние годы наблюдалось постоянное и довольно интенсивное выделение углекислого газа из горных пород .

Наиболее характерными как по своим размерам, так и по времени являются выделения С 02 на горизонте 340 ж залежи Гнездо-1 шахты «Центральная» рудоуправления им. XX партсъезда. Газовьтделение происходило в висячем боку месторождения у гезенка, пройденного на горизонте 270 ж, в конце февраля 1964 г. Углекислым газом были заполнены все выработки висячего бока залежи 1—2 горизонта 340 ж. В отдельных местах концентрация газа достигала 14,5— 16,4%. Газовыделение было так интенсивно, что углекислый газ распространился на основной рабочий горизонт 410 ж. При этом его концентрация составила 4,5%, причем наблюдались случаи распространения С 02 против движения воздушной струи. Кон­ центрация СО2 на подэтажах и квершлагах 10 и 16 оси горизонта 410 ж составляла до 1,5% .

На шахте «Степная» того же рудоуправления имело место интен­ сивное выделение С 02 при углубке ствола с горизонта 70 ж до гори­ зонта 140 ж. При этом пробы воздуха, отобранпые в забое ствола, содержали до 28% С 02 .

Аналогичные выделения большого количества углекислого газа наблюдались и на ряде других шахт Криворожского бассейна .

Углекислотообильность рудных шахт изучена пока недостаточно .

Из работ, посвященных этой проблеме, представляют интерес иссле­ дования ДГИ по установлению углекислотообилытости шахт Криво­ рожского бассейна. При этом обнаружено, что она для некоторых шахт бассейна колеблется в весьма широких пределах. Так, абсолют­ ная углекислотообильность колеблется от 860 до 40 тыс. м^/сутки, а относительная — от 0,3 до 26 ж3 на 1 т суточной добычи .

Среди обследованных восьми шахт две шахты — «Комсомолка»

рудоуправления им. Р. Люксембург и «Степная» рудоуправления им. XX партсъезда — по величине относительной углекислотообильности были отнесены к сверхкатегорным, две — ко II кате­ гории .

§ 3. Ядовитые примеси рудничного воздуха Окись углерода (СО) — одна из наиболее ядовитых и вместе с тем часто встречающихся примесей рудничного воздуха. Это газ без цвета, вкуса и запаха, несколько легче воздуха. Относительный удельный вес его 0,968. При нормальных условиях 1 л окиси угле­ рода весит 1,251 г. Окись углерода слабо растворяется в воде, горит характерным синим пламенем, взрывчата в смеси с воздухом при концентрациях от 13 до 75%. Температура воспламенения смесей СО с воздухом 630—810° С. Главным источником образования окиси углерода на металлических рудниках являются взрывные работы. Количество СО, которое может образоваться при взрывных работах, зависит от множества факторов: количества и состава взрываемого ВВ, способа взрывания и т. д. Поэтому очень трудно установить количество образующейся СО при этих работах. Обычно при расчетах принимают, что 1 кг ВВ при взрывании образует 40 л так называемой условной окиси углерода (окись углерода + двуокись азота, умноженная на коэффициент 6,5) .

Окись углерода токсична. Это обусловливается тем, что гемогло­ бин крови в 250—300 раз легче соединяется с окисью углерода, чем с кислородом. Поэтому, если вдыхаемый воздух содержит СО, то кровь усваивает вместо кислорода преимущественно окись углерода, что приводит к опасному для жизни человека кислородному голода­ нию, которое при достаточном насыщении крови окисью углерода может вызвать смерть .

Степень отравления окисью углерода зависит от ее концентрации в воздухе и времени ее вдыхания. Легкое отравление наступает через час при концентрации СО, равной 0,048%, тяжелое отравление— через 0,5—1 ч при концентрации СО 0,128% и смертельно опас­ ное отравление после очень короткого воздействия при концентра­ ции СО 0,4%. Санитарная норма окиси углерода в рудничном воз­ духе 0,0016%. Допуск рабочих в забой после взрывания шпуров разрешается при содержании СО в воздухе 0,008%, но при условии, что забой будет проветриваться еще в течение 2 ч для снижения концентрации ядовитых газов до санитарной нормы .

Окислы азота (NO, N 0 2) образуются в рудниках r основном при взрывных работах. При взрывчатом разложении первоначально образуется свободный азот, который, окисляясь избыточным кисло­ родом ВВ, дает окись азота N0 .

Попадая в рудничную атмосферу, окись азота, соединяясь с кисло­ р одом воздуха, переходит в двуокись азота или азотистый ангидрид 2N0 + 0 2 = 2N 0 2 .

Процесс перехода NO в NO2 не кратковременная реакция, как это считалось ранее, а требует для своего завершения значительного времени. Так, в экспериментах, приведенных в работе [67], окись азота при концентрации 0,0022% (т. е. в 22 раза больше санитарной нормы) полностью окислялась кислородом воздуха до N 0 2 только через 231 ч. Относительно медленное протекание процесса окисления N0 в N 0 2 подтверждаются также опытами, приведенными в работе [30], а также опытами некоторых зарубежных ученых .

Таким образом, окись азота в рудничном воздухе после взрывных работ может находиться в течение длительного времени .

Окись азота — бесцветный газ. Удельный вес его около 1,04 .

Двуокись азота — газ красновато-бурого цвета, значительно тяже­ лее воздуха; удельпый вес 1,58; хорошо растворяется в воде, образуя смесь азотистой и азотной кислот. Окислы азота относятся к опасней­ шим примесям рудничного воздуха. Они более токсичны, чем окись углерода. Воздух, содержащий даже ничтожное количество этих газов, вызывает раздражение дыхательных путей, а при концентра­ ции окислов азота 0,025% человеку грозит смерть через весьма короткое время. Предельно допустимая концентрация окислов азота в рудничном воздухе 0,0001% (в пересчете на N 20 5) .

Особенность действия окислов азота на человека заключается в том, что их отравляющее действие проявляется спустя некоторое время. Так, рабочий, подвергнувшийся действию окислов азота, может ничего не ощущать в течение дня, а ночью умереть от отека легких. Поэтому необходимо проявлять особую осторожность при приближении к выработкам, где производились взрывные работы .

Не следует входить в такие выработки до полного их проветрива­ ния .

Сероводород (H2S) — бесцветный газ с неприятным запахом, напоминающим запах тухлых яиц. Запах является специфическим признаком, по которому определяется содержание H 2S, когда он еще находится в неопасной концентрации (0,0001—0,0002%). Он тяжелее воздуха. Удельный вес сероводорода 1,19. Легко раство­ ряется в воде. Так, при нормальном атмосферном давлении и темпе­ ратуре + 15° С в 1 л воды может раствориться 3,25 л сероводорода .

Сероводород горит, а при концентрации 6% образует с воздухом взрывчатую смесь. Сероводород весьма ядовитый газ.

Отравляющее действие его выражается в нарушении внутритканевого дыхания:

ткани перестают усваивать кислород. Содержание его в рудничном воздухе 0,02% через 5—8 мин может вызвать раздражение сли­ зистых оболочек глаз, носа и горла. Опасное отравление происходит при содержании сероводорода в воздухе 0,05% через V2 ч, а при содержании 0,1% наступает смерть .

Предельно допустимая концентрация сероводорода в рудничном воздухе составляет 0,00066% по объему.

Источники загрязнения рудничного воздуха сероводородом: гниение органических веществ (крепежного леса); разложение водой некоторых серосодержащих пород и минералов (колчедана, гипса и др.); выделение из минераль­ ных источников, пересекаемых горными выработками; выделение в свободном состоянии из трещин и пустот в породах и полез­ ном ископаемом (например, из каменной соли и колчеданных РУД)* На рудниках, где имеется опасность появления сероводорода в выработках выше санитарной нормы, обязательно осуществление следующих мероприятий [37]:

1) применение опережающего бурения при проходке капитальных и подготовительных выработок;

2) отвод шахтных вод при наличии в них растворенного серо­ водорода, в закрытых лотках или трубах;

3) обеспечение рабочих индивидуальными средствами за­ щиты .

На рудниках индивидуальной мерой защиты от сероводорода может служить фильтрующий промышленный противогаз марки В, выпускаемый заводами Министерства химической промышленности СССР. Следует однако иметь в виду, что противогаз может приме­ няться только в тех случаях, когда содержание кислорода в воздухе не ниже 17% .

Ввиду большой растворимости в воде и ядовистости H 2S необхо­ димо проявлять осторожность в тех выработках, где ощущается его запах и имеется скопление воды, так как падение в воду различ­ ных предметов может вызвать опасное для жизни выделение газа .

Необходимо осуществлять систематический контроль за содержанием сероводорода в рудничном воздухе (см. § 2 главы II) .

Сернистый газ (S 02) бесцветен, обладает резким запахом. Удель­ ный вес его 2,2, легко растворяется в воде: при температуре 20° С один объем воды растворяет около 40 объемов SO-2 .

Сернистый газ очень ядовит, что проявляется при ничтожных его концентрациях. Так, при содержании S 0 2 0,002% он вызывает раздражение слизистых оболочек глаз, носа и горла. Опасен для жизни при содержании в воздухе 0,05%. По Правилам безопасности концентрация сернистого газа в рудничном воздухе не должна превышать 0,00035% .

Обычно SO 2 в рудничном воздухе содержится в ничтожных количествах. Он образуется при взрывании содержащих серу пород, а в некоторых рудниках выделяется из горных пород вместе с серо­ водородом. Большие количества S 0 2 образуются при взрывах серной и сульфидной пыли, а также при подземных пожарах на серных и медноколчеданных рудниках, в которых осуще­ ствляются специальные меры борьбы со взрывом пыли (см. гла­ ву VI) .

Аммиак (NH3) при обычных условиях бесцветный газ с характер­ ным острым запахом. Значительно легче воздуха. Удельный вес его 0,59. Весьма ядовит: действует раздражающе на слизистые оболочки глаз, носа, горла, а в тяжелых случаях вызывает отек легких. Норма допустимого содержания аммиака в рудничном воздухе не более 0,0025% .

Аммиак в условиях шахт образуется за счет бактериального разложения азотсодержащих соединений. В небольшом количестве он образуется также при взрывных работах. Случаи выделения его из горных пород весьма редки. Однако при разработке апатито­ вых месторождений выделение аммиака из горных пород довольно частое явление, и подчас оно значительно осложняет ведение горных работ. Так, при проведении разведочного квершлага на Юкспорском участке содержание аммиака в воздухе призабойного пространства достигало 0,042%, превышая предельно допустимую норму почти в 10 раз. Только благодаря установке мощного вентилятора и обиль­ ному орошению отбитой породы удалось продолжать работы в вы­ работке .

Об интенсивности выделения аммиака можно судить по данным следующих двух замеров. Если после уборки породы и тщательного проветривания забоя содержание аммиака составляло 0,0023%, то в пробах, взятых при выключенной вентиляции, через 20 мин его содержание доходило до 0,007%. Наиболее интенсивные выделе­ ния отмечены в сухих трещиноватых породах с повышенным содер­ жанием углеводородов и без каких-либо признаков присутствия органических примесей. Наиболее высокая концентрация аммиака зарегистрирована в райопе спонтанных выделений углеводородов в передовой штольне тоннеля Расвумчорр в 3720 м от портала .

§ 4. Газообразные эманации радиоактивных веществ Газообразные продукты распада радиоактивных веществ — эма­ нации: радон (Rn), торон (Тп) и актинон (Ап) — весьма опасные примеси рудничного воздуха. Они встречаются в рудниках, разра­ батывающих урановые и ториевые месторождений. Эманации, выде­ ляемые радиоактивными веществами, заполняют поры и трещины в горных породах и при проведении по ним горных выработок попа­ дают в рудничный воздух. Все эманации являются изотопами и обла­ дают близкими химическими свойствами. Наиболее существенная разница между ними заключается в различной устойчивости ядер, вследствие чего они имеют разные периоды полураспада Т (время, в течение которого половина атомов данного изотопа претерпевает радиоактивное превращение). Так, радон имеет период полураспада 3,825 суток, а торон и актинон соответственно 54,5 и 3,92 сек .

Из газообразных радиоактивных веществ наиболее опасен радон, так как он, имея наибольший период полураспада, способен распро­ страниться на значительные расстояния от эманирующего источника и выделяется из руд и пород в больших количествах .

Торон и актинон ввиду малого периода полураспада переме­ щаются на очень короткие расстояния и редко встречаются в руднич­ ном воздухе в опасных для здоровья концентрациях. При наличии в рудничном воздухе радона и других эманаций радиоактивных веществ могут создаваться а, Р, у и другие излучения. В результате воздействия на организм человека ионизирующих излучений может развиться лучевая болезнь. Эта болезнь может проявляться в острой и в хронической форме, в виде общих и местных поражений. Особен­ ность воздействия на людей радиоактивных излучений состоит в том, что их поражающее действие на организм обнаруживается не сразу, а спустя некоторое время. Биологическое действие радиоактивных излучений связано с их высокой химической активностью, так как они способны разрывать любые химические связи и возбуждать длительно протекающие реакции .

Для количественной оценки действия радиоактивных излучений на человека вводится понятие дозы излучения, которая характери­ зует ионизирующую способность радиоактивного излучения. Едини­ цей дозы излучения служит рентген (р) — количество рентгенов­ ского или гамма-излучения, при котором в 1 см3 воздуха образуются ионы, несущие заряд в одну электростатическую единицу количества электричества каждого знака. Производные рентгена — милли­ рентген — 1 мр = 10"З и микрорентген — 1 мкр = 10"6 В табл. 1 р р .

приведены последствия различных доз излучения на организм человека .

Таблица 1

–  –  –

Санитарными правилами установлен ряд предельно допустимых концентраций радиоактивных веществ в воздухе, поступление кото­ рых в организм не создает в критических органах доз облучения, превышающих предельно допустимые нормы. Так, на рабочих местах концентрация радона не должна превышать 3-10”11 кюри!л, а в санитарно-защитной зоне — не более 1 • 10"11 кюри/л .

Для контроля и измерения радиоактивных излучений приме­ няются различные методы и приборы .

Так, для измерения мощности дозы у-излучеиия используют прибор «Кактус» — сетевой стационарный прибор с ионизационными камерами разных размеров. Для этой же цели используют пере­ носный микрорентгенометр ПМР-1М. В последнее время отечествен­ ной промышленностью выпускаются новые приборы. Для измерения радиоактивной загрязненности оборудования, поверхностей в поме­ щении, тела и одежды человека используют универсальный радио­ метр ТИСС, переносной радиометр РУП-1 и др. Для измерения радиоактивности воздуха применяют ряд специальных приборов .

В настоящее время широко применяют индивидуальные дозиметры (ДК-0,2, ДК-50 и др.), служащие для контроля степени облучения в лабораторных или полевых условиях .

Наиболее прост по своему устройству карманный дозиметр ДК-0,2 (рис. 1) конструкции Государственного научно-исследова­ тельского института рентгенологии и радиологии. Дозиметр ДК-0,2

Рис. 1. Схема карманного дозиметра ДК-0,2:

— ионизационная камера; 2 — электроскоп; з — микроскоп имеет вид автоматической ручки. Принцип его действия следующий .

Ионизационную камеру предварительно заряжают, тем самым предварительно сообщая ей известную разность потенциалов; воз­ действие ионизирующего излучения вызывает разрядку камеры, и по величине потерянного заряда судят о величине дозы облучения .

Для предупреждения заболеваний работающих на производстве, связанных с радиоактивными излучениями, осуществляют органи­ зационно-технические, инженерно-технические и медико-санитарные мероприятия. При этом защита от внешних облучений (от источников, находящихся вне организма человека) достигается нормированием времени пребывания людей в местах излучений, а также внедрением автоматизации производственных процессов и дистанционного управ­ ления производственными операциями .

Защита от внутреннего облучения достигается осуществлением мер, предупреждающих проникновение радиоактивных веществ внутрь организма. Одной из основных мер такого предупреждения является хорошо организованная вентиляция горных выработок — обеспечение рабочих мест таким количеством воздуха, чтобы кон­ центрация радиоактивных эманаций не превышала установленных санитарных норм .

При расчете количества воздуха следует принимать норму со­ держания радона на общеисходящей струе рудника не более 1 • 10“1 кюри/л.

Большое значение имеет осуществление следующих мероприятий:

максимальное сокращение объема капитальных и подгото­ вительных работ при выборе способа вскрытия и подготовки место­ рождения;

тщательная изоляция выработанных пространств, являющихся коллекторами радона;

организация передвижения людей в руднике по выработкам, омываемым свежей струей и по возможности не подверженным радиоактивным излучениям;

отвод рудничных вод по выработкам, по которым не происходит движения людей;

для защиты от радиоактивных пылей применение широкого комплекса средств пылеподавления (см. главу V части I);

обеспечение всех рабочих противопыльными респираторами типа ШБ-1, защищающими дыхательные пути от радиоактивной пыли;

организация на всех рабочих местах регулярного дозиметриче­ ского контроля;

хранение радиоактивных веществ только в специальных храни­ лищах; расположение отвалов пустых пород и других отходов на достаточном безопасном расстоянии от промплощадки и населенных пунктов;

проведение со всеми работающими инструктажа о мерах пред­ осторожности на производствах, опасных радиоактивным излуче­ нием;

проведение специальных медицинских осмотров при оформлении на работу;

запрещение курения, приема пищи в выработках, пройденных по радиоактивным рудам и породам .

§ 5. Взрывчатые газообразные примеси рудничного воздуха Метал (СН4) — одна из опасных примесей рудничного воздуха, так как может образовывать с воздухом взрывчатую смесь. Он бесцветен, не имеет вкуса и запаха, почти в 2 раза легче воздуха (удельный вес 0,55), вследствие чего обычно скопляется у кровли выработок, а также в забоях восстающих .

Метан в обычных условиях (при невысокой температуре и давле­ нии) химически инертен и соединяется только с галоидами. Действие его на органы дыхания подобно действию азота. Он вреден только потому, что снижает содержание кислорода в воздухе .

Наиболее важные для рудников свойства СН4 — горючесть и взрывчатость. Эти свойства проявляются различно в зависимости от его содержания в рудничном воздухе. При концентрациях метана в воздухе до 5—6% он может гореть около источника высокой темпе­ ратуры; при концентрации от 5—6 до 14—16% смесь воздуха с СН4 становится взрывчатой, причем взрыв наибольшей силы происходит 2 Заказ 135. 17 при содержании СН4 в рудничном воздухе 9,5%. При концентрации свыше 14—16% смесь воздуха с метаном уже не взрывчата. Такая смесь горит спокойным пламенем .

Продуктами горения и взрыва СН4 являются углекислый газ и вода. При большом содержании метана при горении и взрыве может частично получаться окись углерода. Температура воспламенения метана 650—750° С. Однако она может быть выше и ниже этих пределов в зависимости от рода воспламенителя, содержания метана в воздухе, от длительности воздействия источника воспламенения и т. п. Так, раскаленные поверхности воспламеняют метан при температурах более высоких, чем пламя. Наиболее легко воспла­ меняются смеси с 7—8-процентным содержанием метана .

Выделение метана широко распространено в каменноугольных шахтах. Вместе с тем в последнее время отмечены значительные выделения горючих газов (метан и его гомологи, водород, серо­ водород и др.) при разработке рудных месторождений. Это наблю­ дается в апатитовых (Хибины), медно-никелевых (Норильск), медных (Уруда), алмазных (Якутия), оловянных (Магадан), золотых (Валей в Забайкалье, Бестюбе в Казах. ССР, Шурале на Урале), калийных (Соликамск, Березняки) и других рудниках .

Отмечены газопроявления на металлических рудниках Швеции, Франции, Канады, ЮАР и Австралии. В Австралии газопроявления были зарегистрированы при пересечении скважинами гранитов .

В угольных шахтах возможны следующие виды выделений метана в горные выработки: обыкновенное — происходящее медленно, но непрерывно из невидимых пор и трещин в угле или породе по всей обнаженной их поверхности; суфлярное — истечение газа из видимых на глаз трещин в толще угля или породы, Иногда кратко­ временное, но чаще более или менее длительное; внезапное — вы­ бросы в течение короткого времени большого количества газа вместе с разрыхленной горной массой .

Для горнорудных предприятий характерны три вида выделений метана: суфлярные, обыкновенные и быстрая дегазация разрушенной породы. Степень проявления их в разных месторождениях различна .

В рудниках, разрабатывающих апатито-нефелиновые месторожде­ ния (Хибины), суфлярные выделения метана сравнительно редки [24] .

Интенсивное выделение такого вида было зарегистрировано в де­ кабре 1951 г. в передовой штольне железнодорожного тоннеля, подсекающего Юкспорское месторождение на расстоянии 1042 м от его северного портала. Из пробуренных шпуров газ выделялся под значительным напором. В течение короткого времени в выработке сечением до 12 м2 создалась концентрация газа, давшая возможность распространиться волне пламени на расстояние 500 м от забоя .

Менее интенсивные суфлярные выделения газа отмечались в пере­ довой штольне тоннеля Расвумчорр, где газ пробивался через по­ крывающую почву выработки воду в виде многочисленных грифонов, каждый из которых выделял до 1 л газа за 5—6 мин. Суфлярные выделения газа в рудниках представляют большую опасность, так как, будучи концентрированными, они способны в течение короткого времени создать в месте выделения в атмосфере выработки взрыво­ опасные концентрации даже при небольшом общем дебите суфляра .

Обыкновенное выделение газа имеет место на всех горизонтах хибинских рудников. В составе газа превалирует водород, содержа­ ние которого закономерно увеличивается по мере углубления горных работ, достигая на нижних горизонтах в слабо проветриваемых глухих выработках 0,01% по объему. Однако доля газа, поступа­ ющего в выработки рудников, за счет этого вида выделения в общем количестве газа в выработках ничтожна и может не приниматься во внимание при расчете газообильности выработок .

Значительное количество газа выделяется при дегазации разру­ шенной породы. В газовом балансе хибинских рудников этот вид выделения газа превалирует над всеми другими. Особенно резко он проявляется при системах разработки с массовым обрушением руды. Процесс дегазации разрушенной взрывом породы протекает весьма интенсивно. По наблюдениям Г. И. Войтова, основные коли­ чества газа освобождаются из нее в течение 20—30 мин. В подгото­ вительных выработках за это время выделяется и уносится воздушной струей до 70—75% общего количества газа, освобождающегося из горной массы .

На рудниках Норильского горнометаллургического комбината основной формой выделения газов являются суфлярные выделения, на которые приходится подавляющее количество выделяющегося в вы­ работки метана. Обыкновенное выделение газов и дегазация разру­ шенной породы имеют подчиненное значение .

По составу в суфлярах преобладает метан, водород встречается реже. Однако по сравнению с угольными месторождениями Совет­ ского Союза в Норильском районе наиболее часто обнаруживается водород. Характерная особенность выделения водорода — его при­ уроченность к суфлярам, причем он обнаруживается обычно в первый период действия суфляра. Углекислый газ встречается всего в коли­ честве 1—2%. Азот является преобладающим компонентом в зоне газового выветривания. В некоторых суфлярах отмечается присут­ ствие тяжелых углеводородов, окиси углерода и сероводорода .

Источниками этих газов являются угольные пласты тунгусской свиты, подстилающей рудное тело, а также трещиноватые осадочные и изверженные породы, расположенные ниже подошвы вечной мерзлоты .

Суфлярные выделения в рудниках Норильского горнометаллургпческого комбината характеризуются следующими особенностями [47]:

1) суфляры распределяются по всей поверхности обнажения горных пород; выделение газа происходит из всех открытых трещин в почве, кровле и стенках газообильной выработки;

2) небольшая интенсивность отдельных суфляров; максимальный дебит отдельных суфляров 40 ж3/ч; дебит одного суфляра редко достигает 1—2 л/ц, однако суммарный дебит мелких суфляров высок .

Так, в подготовительной выработке горизонта 162,5 м интенсивность выделения метана в начальный период после обнажения нередко составляла 100—250 л!ч с 1 м выработки;

3) длительность действия суфляров достигает 10 лет (обычно от 2—3 до 6—7 лет);

4) выделение газов из трещин происходит под небольшим давле­ нием без шумовых эффектов .

Газообилъностъ рудников и их категории по метану. Газовыделения шахт и рудников оцениваются абсолютной и относительной газообильностыо. Под а б с о л ю т н о й газообильностыо понимают количество метана, выделяющегося за сутки (.и3), а под о т н о с и ­ т е л ь н о й — то же количество газа, отнесенное к 1 т или 1 м3 добытого полезного ископаемого .

Для угольных месторождений за единицу, к которой относится величина газообильности шахты, принята 1 т суточной добычи угля. При сравнительно небольших пределах колебания удельных весов разных марок углей она универсальна, а газообильность шахт выражается в кубических метрах газа на 1 т суточной добычи угля .

Удельные веса рудных полезных ископаемых изменяются в весьма широких пределах и резко отличаются от удельного веса угля .

Поэтому принятое для рудников исчисление их относительной газообильности на единицу объема (на 1 л^3 суточной добычи горной массы) следует считать вполне обоснованным .

По величине относительной газообильности опасные по газу рудники разделяются на категории (табл. 3) .

Таблица 3

–  –  –

Мероприятия по предупреждению взрывов метана. При разра­ ботке рудных и россыпных месторождений подземным способом шахты, в которых обнаружен метан или водород, должны перево­ диться на газовый режим в соответствии с Правилами безопасности в угольных и сланцевых шахтах. Установление газового режима предусматривает осуществление специальных мероприятий, направ­ ленных на недопущение в подземных выработках опасных концен­ траций метана и устранения возможности появления источника его воспламенения.

К этим мероприятиям относятся:

1) непрерывное интенсивное проветривание всех выработок е тем, чтобы достигнуть разбавления метано-воздушной смеси до концен­ трации: в исходящей струе из участка — не более 1 %, а в общей исходящей струе рудника — не более 0,75% по объему;

2) искусственное проветривание рудника вентиляторной установ­ кой, состоящей из двух самостоятельных агрегатов, один из которых резервный;

3) применение простой, надежной в отношении аварий схемы проветривания как рабочих участков, так и всего рудника;

4) применение всасывающего способа проветривания рудника и обеспечение восходящего движения вентиляционных струй;

5) проветривание забоев по возможности за счет общешахтной депрессии; при использовании для проветривания подготовительных выработок вентиляторов местного проветривания их необходимо устанавливать на свежей струе с таким расчетом, чтобы они не заса­ сывали загрязненный воздух;

6) обеспечение исправного состояния всех вентиляционных соору­ жений и снижение до минимума утечек воздуха;

7) регуля^ы й контроль состава воздуха; такой контроль должен производиться не менее двух раз в смену в действующих забоях шахт I и II категорий и не менее трех раз в смену в шахтах III кате­ гории и сверхкатегорных;

8) недопущение открытого огня, запрещение курения и проноса спичек;

9) применение электрооборудования во взрывобезопасном и искро­ безопасном исполнении;

10) применение предохранительных ВВ и СВ;

11) взрывание зарядов только при концентрации метана меньше 1 % у забоя и на расстоянии не менее 20 м от забоя .

Механическое перенесение комплекса мер по борьбе со взрывами метана, осуществляемых на угольных шахтах, на опасные по газу металлические рудники в ряде случаев требует существенного изменения технологии добычи руд, что приводит к значительному снижению производительности труда. Поэтому необходимо изыски­ вать наиболее рациональные и эффективные способы борьбы с газо­ проявлениями в металлических рудниках. При этом большое значение имеет использование 20-летнего опыта ведения горных работ на руднике «Заполярный» (Норильский комбинат), где впервые в горно­ рудной промышленности отмечены интенсивные выделения метана [44] .

Горные работы этого рудника ведутся в зоне многолетних мерз­ лых пород выше горизонта 201 м и в зоне положительных температур пород ниже горизонта 201 м (горизонты 162,5, 140 и 90 м). В зоне многолетних мерзлых пород все трещины заполнены льдом и выде­ ления газов незначительны. Поэтому безопасность при ведении горных работ решается деятельным проветриванием всех выработок, регулярным контролем за составом рудничной атмосферы и резким сокращением бурения скважин в зону талых пород. Такие скважины бурят по специальным проектам с соблюдением специально разра­ ботанных мероприятий по усиленному проветриванию места уста­ новки станка и контролю атмосферы около него .

На нижних горизонтах в условиях интенсивных и длительных выделений метана предотвращение опасности взрывов метана дости­ гается осуществлением комплекса мероприятий .

1. Мероприятия по снижению поступления метана в выработки рудника:

дегазация газоносного массива заблаговременным проведением откаточных выработок;

дегазация угольного пласта и перехват газов дегазационнными выработками;

цементация трещиноватых изверженных пород .

Весьма эффективна предварительная проходка откаточных выра­ боток, так как она приводит к значительной дегазации газоносного массива (трещиноватые породы и угольные пласты). По предвари­ тельным подсчетам ИГД им. А. А. Скочинского за 13 лет (с 1950 по 1962 г.) в выработки нижних горизонтов рудника выделилось около 13 млн. ж3 метана. При этом почти все это количество газа выделялось в северном крыле на площади интенсивных выделений размером 90 000 м2 .

Относительно небольшое выделение метана наблюдалось в дега­ зационные выработки. За время дегазации угольных пластов в эти выработки протяженностью 2000 м выделилось около 1,3 млн. м3 метана. Объясняется это тем, что они пройдены на площади, значи­ тельно дегазированной ранее пройденными выработками по рудному массиву. В настоящее время в дегазационных выработках постав­ лены перемычки, и газ вакуумной установкой отводится непосред­ ственно в исходящую струю рудника. Для локальной борьбы с суфлярными выделениями газов на руднике испытывался метод цемента­ ции трещиноватых изверженных пород. При этом тампонажный раствор цемент — вода концентрацией от 1 : 10 до 1 2 нагнетался под давлением в шпуры длиной 2—5 м и скважины 8—12 м, про­ буренные в почву и стенки газообильных выработок .

Испытаниям!! была установлена неэффективность применения цементации для борьбы с мелкими суфлярами, приуроченными к тре­ щинам небольшого зияния .

Областью применения цементации в условиях рудника является борьба с крупными суфлярами в тех случаях, когда выпуск газов в атмосферу рудника или их отвод по трубам невозможны или неце­ лесообразны .

2. Организационно-технические мероприятия:

постоянный контроль состава атмосферы всех выработок рудника службой газомерщиков; замеры метана производят не менее трех раз в смену;

обеспечение каждого инженерно-технического работника и бри­ гадира забойных бригад газоопределителем на метан;

проведение не реже одного раза в квартал со всеми горно­ рабочими и техническим персоналом специального инструктажа по безопасному ведению горных работ в условиях газового режима;

проведение подготовительных выработок только парными за­ боями; сбойка откаточных выработок с вентиляционным горизонтом через каждые 100—120 м;

применение более совершенной системы разработки принудитель­ ного обрушения с одностадийной выемкой руды вместо системы блокового принудительного обрушения; при этом обеспечивается снижение выхода негабарита в 2 раза и удельного расхода ВВ на вторичное дробление на 37 % и тем самым уменьшается вероятность воспламенений метано-воздушных смесей при взрывании накладных зарядов;

производство взрывных работ в строгом соответствии с графиком, утвержденным главным инженером рудника; взрывные работы при проходке выработок ведутся только при концентрации метана менее 1 %;

применение водораспылительных завес при взрывных работах на проходке горных выработок;

при массовых взрывах вывод всех людей из подземных выработок, отключение электроэнергии на момент монтажа электровзрывной сети, замеры содержания метана во всех выработках заряжаемого блока;

замер концентрации метана перед дроблением негабаритов на­ кладными зарядами и проведение этих работ при полном отсутствии метана и наличии туманообразователей .

Осуществление этих мероприятий по дегазации газоносного массива, эффективная вентиляция и ее контроль, безопасное ведение буровзрывных работ позволяют руднику вести добычу руды при метановыделении без существенного изменения технологии горных работ .

Водород (Но) — газ без цвета, запаха и вкуса, физиологически инертный. Он наиболее легкий газ (удельный вес 0,069) .

Водород не поддерживает горения, не ядовит, горит слабо све­ тящимся пламенем. При концентрации его от 4 до 74,2% образует с воздухом взрывчатую смесь. Температура воспламенения водо­ рода на 100—200° С ниже, чем метана .

В шахтах и рудниках водород встречается в виде примеси к метану вместе с тяжелыми углеводородами. Водород образуется также в зарядных камерах и ламповых при зарядке аккумуляторных батарей .

Допустимая концентрация водорода в рудничном воздухе не более 0,5% .

Глава I I

КОНТРОЛЬ СОСТАВА РУДНИЧНОГО ВОЗДУХА

Безопасность работающих на рудниках людей в значительной мере обусловливается состоянием рудничной атмосферы. Действу­ ющее в Советском Союзе законодательство требует регулярного контроля за составом рудничного воздуха, который осуществляется двумя способами: 1) химическим анализом проб рудничного воздуха в лаборатории; 2) опробованием рудничного воздуха непосредственно в подземных выработках специальными переносными приборами — г азоопределителями .

§ 1. Лабораторный анализ рудничного воздуха Химический анализ проб рудничного воздуха осуществляется газоаналитическими лабораториями ВГСЧ, ведущими системати­ ческое наблюдение за его составом. Повседневная профилактическая работа каждой лаборатории проводится по плану шахты. План набора проб воздуха составляется начальником пылевентиляцион­ ной службы (ПВС), согласовывается с командиром ВГСЧ, обслужи­ вающей данный рудник, и утверждается главным инженером руд­ ника (шахты). Отбор проб воздуха для анализа производят в соответ­ ствии с «Инструкцией по отбору проб рудничного воздуха» (прило­ жение 5)* .

§ 2. Опробование рудничного воздуха в подземных выработках Этот способ контроля за составом рудничного воздуха в подзем­ ных выработках осуществляется специальными переносными прибо­ рами — газоопределителями .

Существует много видов газоопределителей. Однако не все они получили распространение на отечественных рудниках из-за слож­ ности обращения с ними, громоздкости и т. д. Ниже приведено описание наиболее распространенных отечественных и зарубежных газоопределителей рудничного воздуха .

Опробование воздуха на содержание кислорода Опробование воздуха на содержание кислорода производят бензиновой лампой «Свет шахтера». При уменьшении содержания кислорода в рудничном воздухе до 19% пламя бензиновой лампы начинает тускнеть и сила света уменьшается на 2/3 по сравнению с пламенем лампы, горящей в свежем воздухе; при содержании кислорода 16,5—17% лампа гаснет. Однако бензиновой лампой определить точное содержание кислорода в рудничном воздухе невозможно. Более точное его определение производят переносным газоопределителем типа МакНИИ** .

Для непрерывного дистанционного автоматического контроля за содержанием кислорода в рудничной атмосфере очистных вырабо­ ток ЦНИГРИ предложен [78] модифицированный автоматический газоанализатор на определение содержания кислорода типа МН-5122М * Единые Правила безопасности при разработке рудных, нерудных и рос­ сыпных месторождений подземным способом. Госгортехиздат, 1963 .

** Схема устройства и порядок работы с прибором описан в книге В. Б. Ко­ марова и Ш. X. Кплькеева «Рудничная вентиляция». Металлургиздат, 1959 .

(рис. 2) *. Принцип действия этого прибора основан на использова­ нии явления термомагнитной конвекции анализируемого воздуха, которая обусловливается парамагнитными свойствами кислорода ** .

Магнитные свойства кислорода (магнитная восприимчивость) умень­ шаются с повышенргем температуры. Поэтому если нагретый про­ водник (чувствительный элемент), непрерывно омываемый содержа­ щей кислород газовой смесью, поместить в магнитное поле, то моле­ кулы кислорода, нагреваясь у поверхности проводника, будут частично терять свои магнитные свойства и вытесняться «холодными»

молекулами, которые, в свою очередь, будут нагреваться и вытес­ няться новыми порциями «холодных» молекул .

Так возникают конвекционные потоки, т. е. термомагнитная конвекция. При изменении интенсивности этой конвекции, завися­ щей от содержания кислорода в анализируемом воздухе, меняется теплоотдача от нагретого проводника, а следовательно, и его темпе­ ратура и электрическое сопротивление. По величине сопротивления нагретого проводника можно судить о содержании кислорода в ана­ лизируемом воздухе .

В качестве измерительной схемы в газоанализаторе использована компенсационно-мостовая схема (см. рис. 2, б), основными элемен­ тами которой являются рабочий / и сравнительный мосты I I. Двумя смежными плечами рабочего моста являются платиновые чувстви­ тельные элементы Эъ и ЭС находящиеся в ячейках рабочей камеры, ), через которую протекает анализируемый воздух, а двумя другими плечами — постоянные манганиновые сопротивления Э7 и Э8 .

Плечами сравнительного моста являются платиновые чувствитель­ ные элементы Э1 и Э 2, находящиеся в ячейках сравнительной камеры, и постоянные манганиновые сопротивления Э3 и Эь .

Сравнительная камера заполнена чистым воздухом с содержанием кислорода 21 %. Она герметически изолирована от внешней среды .

Ячейки с чувствительными элементами Эв и Э 2 находятся в магнит­ ном поле .

При работе газоанализатора чувствительные элементы нагре­ ваются до температуры около 200° С у рабочего моста и около 100° С у сравнительного моста .

Напряжение в измерительной диагонали сравнительного моста обусловлено наличием кислорода в воздухе, который циркулирует в изолированной сравнительной камере и благодаря этому омывает чувствительный элемент Э2. В измерительную диагональ сравни­ тельного моста включен реохорд РХ, по которому скользит под­ вижный контакт ПК. Одна из вершин рабочего моста соединена с вершиной сравнительного моста, а другая — со входом электронного * Газоанализатор МН-5122М создан на базе автоматического газоанализатора на кислород типа МН-5122, выпускаемого в Эстонской ССР. Технические требования на его модификацию разработаны институтом ЦНИГРИ .

** Парамагнитные тела — это слабомагнитные тела, намагничивающиеся в направлении приложения к ним магнитного поля. Парамагнитные свойства кислорода состоят в том, что кислород способен втягиваться в магнитное поле .

0=1 Рис. 2. Газоанализатор МН-5122М усилителя ЭУ. Вторая точка электронного усилителя ЭУ соединяется с подвижным контактом реохорда. При протекании анализируемого воздуха через ячейки рабочей камеры в измери­ тельной диагонали рабочего моста появляется напряжение, про­ порциональное содержанию кислорода. Напряжение в измеритель­ ной диагонали рабочего моста должно быть всегда уравновешено частью напряжения сравнительного моста, снимаемого с реохорда .

В этом случае напряжение на вход ЭУ не подается, и вся схема находится в равновесии .

При изменении содержания кислорода в анализируемом воздухе напряжение в диагонали рабочего моста также изменяется, что приводит к появлению напряжения на входе ЭУ. Реверсивный дви­ гатель начинает вращаться в нужном направлении, перемещая П К по реохорду. Вращение двигателя происходит до тех пор, пока напряжение в измерительной диагонали рабочего моста не уравно­ весится напряжением на соответствующем участке реохорда. При этом вся схема опять приходит в равновесное состояние .

С подвижным контактом реохорда кинематически связана враща­ ющаяся шкала, по которой отсчитываются показания содержания кислорода в анализируемом воздухе .

Газоанализатор МН-5122М конструктивно выполнен в видо отдельных самостоятельных блоков .

1. Блок распределения газа 1 (см. рис. 2, а) предназначен для поочередного отбора анализируемого воздуха из восьми различных точек. Переключение точек отбора производится автоматически .

Время определения содержания кислорода в каждой точке 3 мши

2. Приемник 5 является основным блоком газоанализатора и предназначен для преобразования неэлектрической величины,, какой является содержание кислорода, в электрический сигнал .

Основной узел приемника — магнитный датчик, состоит из каркаса, магнитной системы и держателей с чувствительными элементами .

В каркасе датчика расположены камеры рабочего и сравнительного моста .

3. Самопишущий прибор 3 типа Н-340 включается при необхо­ димости записи показаний газоанализатора на диаграммную ленту .

4. Электронный показывающий прибор 4 предназначен для отсчета содержания кислорода в воздухе (в % по объему). Он имеет устройство, обеспечивающее подачу звукового или светового сиг­ нала с включением средств защиты (например, дополнительного вентилятора) при падении содержания кислорода в забое нижепредельно допустимой нормы .

Основные узлы электронного показывающего прибора: электрон­ ный усилитель ЭУ, реверсивный двигатель РУ и реохорд .

5. Блок совпадения 2 служит для блокировки включения средств сигнализации или защиты в любых обслуживаемых точках, если в них было обнаружено недопустимое содержание кислорода. Сред­ ства сигнализации или защиты остаются включенными до очередного отбора проб воздуха в этих точках, т. е. в течение всего цикла обегания .

6. Воздуходувки 6 служат для обеспечения подачи анализируе­ мого воздуха от точек отбора проб к газоанализатору .

Схема движения анализируемого воздуха через газоанализатор показана на рис. 2, в. Анализируемый воздух поступает в прибор вследствие работы одной из воздуходувок 1. При этом он проходит через специальные матерчатые фильтры 2, где очищается от механи­ ческих примесей. После блока распределения часть воздуха отво­ дится в приемники 5, а остальная часть сбрасывается в атмосферу по байпасному газопроводу 4 .

Требующийся расход воздуха через приемник устанавливается по ротаметру 5 с помощью регулирующего вентиля 6. Все блоки газоанализатора смонтированы на двух рамах. Ниже приведены основные технические данные газоанализатора .

Пределы измерения содержания кислорода в воздухе, % 0—25 Цена деления шкалы, %.... 0,5 Расход анализируемого воздуха через датчик (приемник), л/мин 0,7 Производительность воздуходувок, л/мин 2,8—3,0 Вес газоанализатора, кг 78 Анализируемый воздух от точек отбора проб к газоанализатору подводится по резиновым трубкам с внутренним диаметром 6,5 мм .

Максимальное удаление точек отбора проб от места установки газо­ анализатора составляет 170 м .

Испытания, проведенные в 1963—1966 гг. на Дегтярском руднике, показали надежность работы газоанализатора и возможность его применения для непрерывного дистанционного контроля за содержа­ нием кислорода в рудничном воздухе .

Опробование воздуха на содержание углекислого газа Определение высоких содержаний С 02 в рудничном воздухе может производиться лампой «Свет шахтера». В неподвижном воздухе при содержании 3—4% углекислого газа пламя лампы тускнеет и гаснет. В выработках же, где наблюдается движение воздуха, лампа гаснет при содержании углекислого газа 5%. Бензиновая лампа не является точным прибором по количественному определе­ нию углекислого газа. Для этого рекомендуется пользоваться газоопределителем УП-3 (рис. 3) конструкции Мак НИИ или шахтным интерферометром ШИ-5 .

Принцип действия газооопределителя УП-3 основан на погло­ щении СО 2 из исследуемого воздуха химическим поглотителем и измерении получающегося при этом в камере разрежения .

Содержание С 02 этим прибором определяют следующим образом:

1) устанавливают рукоятку крана в положение «продувка», соединяя этим камеру с атмосферой;

2) 8 10 качаниями насоса набирают в камеру реакции пробу воздуха, который при этом проходит через увлажнитель и приобре­ тает определенную влажность;

3) рукоятку крана переводят в положение «реакция», при котором камера герметически закрывается;

4) выдерживают пробу воздуха в герметически закрытой камере в течение 2 3 мин\ при этом происходит поглощение СОа химическим поглотителем;

–  –  –

* Газоопределитель РДВ-2 разработан И. А. Редько, Ф. П Дорош и А. В. Высоцким (Криворожский бассейн) .

чивает заполнение воздухопровода исследуемым воздухом с после­ дующим протягиванием его через всю систему прибора .

Кран-переключатель 2 служит для переключения прибора на два режима — «продувка» и «анализ». Благодаря отбрасывающей пру­ жине 3 кран-переключатель всегда находится на режиме «продувка» .

Колонки 4 заполняются силикагелем и служат для предвари­ тельного осушения исследуемого воздуха, доступающего в реакцион­ ную камеру 5. Реакционная камера разделена на две части. В верхней Опасно Рис. 5. Схема дистанционного газоопределителя окиси углерода РДВ-2 части располагаются «холодные» спаи термобатареи из железоконстантановых термопар и выводы проводников к клеммам. Нижняя часть реакционной камеры заполнена гопкалитом, в который опу­ щены «горячие» спаи термобатареи. Эта часть соединена с рота­ метром, предназначенным для контроля за количеством протягива­ емого через прибор воздуха. Ротаметр через кран-дроссель 7 соединен с краном-переключателем 2 .

Гальванометр 8 служит для замера термоэлектродвижущей силы термобатареи. Шкала гальванометра имеет 50 делений. В начале шкалы имеются две утолщенные красные черты — «норма» и «опасно», которые соответствуют концентрациям окиси углерода 0,0016%, допустимой по Правилам безопасности, и предельной — 0,02% .

Импульсный счетчик 9, сблокированный с краном-переключате­ лем, регистрирует число произведенных анализов, что обеспечивает своевременную перезарядку поглотителей. Сжатый воздух подают К газораспределителю по шлангу 10, а исследуемый — по шлангу 11, К установке подводятся трубопроводы сжатого воздуха 12 и водя­ ной 13. Для замера концентрации СО в восстающей выработке под­ ключают прибор к воздухопроводу 15, присоединяя шланги 10 и 11 к штуцерам пробкового крана 16; включают в работу эжектор 1, для чего открывают вентиль 14 воздухопровода 15; указатель кранапереключателя держать в положении «продувка» в течение 4—5 мин для 4—5-кратного обмена воздуха в трубе. За это время произойдет очистка трубопровода от сжатого воздуха и заполнение его исследу­ емым воздухом из глухого забоя. Затем поворачивают кран-пере­ ключатель из положения «продувка» в положение «анализ» и следят за стрелкой гальванометра в те­ чение 4—5 лшм, пока не наступит тепловое равновесие и стрелка гальванометра устанввится в одном положении. Если при этом стрелка гальванометра остановится до начала черты с надписью «опасно», то вход в забой разрешается. Если стрелка гальванометра перехо­ дит эту черту, вход в забой запрещается. В этом случае отключают прибор и дополни­ тельно проветривают забой, а через 15—20 мин производят повторное определение .

Наиболее портативным и до­ статочно точным прибором для быстрого определения содержа­ Рис. 6. Химический газоопределитель ния окиси углерода в руднич­ типа ГХ ном воздухе является химический газоопределитель типа ГХ, разработанный ЦНИЛ по гор­ носпасательному делу (г. Макеевка) .

Газоопределителем типа ГХ можно производить опробование рудничного воздуха не только на содержание в нем окиси углерода, но также сернистого газа, сероводорода и окислов азота .

Действие прибора основано на изменении окраски, находящихся в ампулах специальных реактивов при пропускании через них анали­ зируемого воздуха. Концентрация газа при этом определяется по длине изменившего окраску столбика реактивного слоя и объему протянутого через трубку воздуха .

Газоопределитель типа ГХ состоит (рис. 6) из мехового аспира­ тора и комплекта индикаторных трубок. Меховой аспиратор служит для просасывания воздуха через индикаторную трубку и приводится в действие нажатием рукой. За полный ход резинового меха через трубку просасывается 100 мл воздуха. Количество просасываемого воздуха определяется объемом меха аспиратора и числом его ходов .

Индикаторные трубки имеют стандартные размеры: длину 125 мм н наружный диаметр 7 мм. Их снаряжают реактивным препаратом .

Концы их оттягиваются на конус и запаиваются. Для облегчения отсчета результатов замера на поверхности индикаторных трубок в области реактивного сло|г имеются маркировочные кольца, соот­ ветствующие определенной концентрации исследуемого газа (в объемных процентах). Кроме того, на трубках напечатана стрелка, указывающая направление движения исследуемого воздуха .

Индикаторная трубка, применяемая для определения содержа­ ния СО, частично заполняется порошком силикагеля, предварительно обработанным реактивным раствором, вступающим ]%реакцию с СО Рис. 7. Схема дистанционного способа отбора проб воздуха в забоях восстающих (положение в момент отбора пробы) с образованием светло-зеленой окраски. Другая часть трубки за полняется порошком силикагеля, обработанным серной кислотой для удержания углеводородов, которые могут быть в исследуемом воздухе .

Определение содержания СО газоопределителем типа ГХ произ­ водят следующим образом:

1) вскрывают индикаторную трубку, для чего оба конца ее отла­ мывают в специальной проушине, имеющейся на аспираторе;

2) вставляют трубку в мундштук аспиратора так, чтобы име­ ющаяся на трубке стрелка показывала направление к аспиратору;

3) приводят в действие аспиратор, для чего сжимают мех рукой до упора и затем опускают его до полного раскрытия;

4) после одного хода меха осматривают трубку; если зеленая окраска достигла первого деления или превысила его, то замер газа прекращают и немедленно выходят на свежую струю, так как кон­ центрация СО в этом случае превышает предельно допустимые нормы;

5) если после хода меха окраска не появилась или достигла пер­ вого деления шкалы, ю замер продолжают и делают еще девять 3 Заказ 135 .

Рис. 8. Приспособление для набора проб воздуха из забоев восстающих и подэтажных выработок газоопределителем типа ГХ

А-А В-5'

Рис. 9. Схема набора проб в рудоспуске телескопической трубой и эжектором:

1 — телескопическая труба; 2 — резиновый шланг; 3 — поддер­ живающие ножки; 4 — эжектор; 5 — штуцер для набора проб воздуха; 6 — шланг сжатого воздуха; 7 — магистраль сжатого воздуха ходов меха (всего 10); длина окрашенного слоя трубки при этом является мерой для определения концентрации окиси углерода при протягивании 1000 мл воздуха;

6) значение концентрации газа определяют с помощью шкал, имеющихся на упаковке; для этого трубку прикладывают к шкале так, чтобы маркировочные кольца трубки совпадали с делениями шкалы, а начало окрашенного столбика — с нулевым ее делением .

Если через трубку прососано 1000 мл воздуха, то значения кон­ центрации СО читаются с правой стороны шкалы, если 100 мл — то с левой. Примененная трубка после отрицательного резуль­ тата испытания может быть использована до 3—5 раз в этот же день .

Для правильности показаний перед началом работы с газоопределителем необходимо проверять меховой аспиратор на герметич­ ность, для чего в мундштук аспиратора вставляют запаянную инди­ каторную трубку и сжимают мех до упора. Аспиратор герметичен, если в течение 10 мин сжатый мех полностью не раскрывается и ре­ мешки не натягиваются .

Применяемая для определения СО индикаторная трубка позволяет устанавливать содержание ее в рудничном воздухе в пределах 0— 0,3% по объему. Срок годности трубки два года .

На ряде рудников Криворожского бассейна успешно применяют дистанционный способ отбора проб и определения СО в забоях вос­ стающих газоопределителем типа ГХ (рис. 7) .

При этом способе предусмотрено использование второго трубо­ провода сжатого воздуха, прокладываемого для проветривания забоя. Отсасывание воздуха из забоя к газоопределителю осуще­ ствляется не эжектором, а за счет вакуума, создаваемого при сво­ бодном истечении воды из этого трубопровода .

Для отбора пробы воздуха из забоя восстающего этим способом необходимо закрыть вентиль 1 рабочей магистрали сжатого воздуха, отвернуть накладную гайку 2 от тройника 3 и подключить ее к вен­ тилю 4 водяной магистрали, после чего открыть этот вентиль и пол­ ностью наполнить вентиляционный трубопровод водой. Для выпуска воды из вентиляционного трубопровода и засасывания через него загазованного воздуха из забоя вентили 4 и 5 закрываются, а вен­ тиль 6 открывается .

Для определения содержания СО индикаторная трубка 7 газоопределителя типа ГХ вставляется в отверстие резиновой про­ кладки, открывается вентиль 9 и отбирается проба. U-образный водоспускной патрубок 10 является гидравлическим затвором и слу­ жит для предотвращения засасывания через него рудничного воздуха .

На рис. 8 показана схема устройства приспособления для дистан­ ционного определения состава рудничного воздуха газоопределите­ лем типа ГХ. Конструкция этого прибора разработана на руднике им. Ильича (Криворожский бассейн) .

Приспособление монтируется в трубопровод сжатого воздуха или в специально проложенный воздухопровод под восстающим на откаточном штреке в безопасном месте.

Набор проб осуществляется следующим образом:

1) на патрубок 5 навинчивается заглушка 6 со вставленной в нее индикаторной трубкой 8 газоопределителя * (для уплотнения инди­ каторной трубки в заглушке запрессовано резиновое кольцо 7);

2) с патрубка 4 свинчивается заглушка, которая в период исполь­ зования трубопровода сжатого воздуха для бурения должна закры­ вать этот патрубок;

3) закрывается вентиль 2, при этом сжатый воздух, находящийся в трубопроводе 1, поступает по трубке 3 в патрубок 4 и выбрасы­ вается в атмосферу горной выработки, создавая тем самым разреже­ ние воздуха в верхней части трубопровода сжатого воздуха 9. Вслед­ ствие этого воздух из призабойного пространства засасывается в трубопровод 9 и омывает индикаторную трубку газораспределителя;

4) определение состава воздуха газоопределителем типа ГХ производится вышеописанным способом;

5) после определения концентрации ядовитых газов приспособле­ ние отключается; для этого отвинчивается заглушка с индикаторной трубкой и на ее место ставится глухая заглушка, открывается вен­ тиль и закрывается заглушкой патрубок 4. После этого сжатый воздух по трубопроводу 1 через вентиль и трубопровод 9 будет посту­ пать в забой. Расход сжатого воздуха эжектором составляет 6 м3/мин .

Внедрение этого приспособления позволяет регулярно произво­ дить анализ рудничного воздуха перед началом работ в забоях .

Для возможности набора проб воздуха в коротких восстающих выработках (рудоспуски, дучки), обычно проходимых без отшивки ходового отделения, лабораторией вентиляции ВостНИГРИ раз­ работано удобное приспособление, состоящее из телескопической трубы и эжектора (рис. 9). Телескопическая труба состоит из трех входящих одна в другую алюминиевых трубок длиной по 2 м каждая .

Их внутренние диаметры соответственно 16,22 и 29 мм. Уплотнение стыков и фиксирование труб в определенном выдвинутом положении производят с помощью отрезков резинового шланга и зажимных хомутиков. К нижнему концу трубы присоединяют резиновый шланг, к другому концу шланга — эжектор со штуцером для набора проб .

Воздух по телескопической трубе засасывается эжектором, а опре­ деление содержания газов производят газоопределителем типа ГХ .

Этими же способами отбирают пробы для лабораторного анализа воздуха .

Применение этих способов отбора проб воздуха и определение концентрации ядовитых газов способствуют значительному повыше­ нию безопасности ведения работ при проходке восстающих выработок .

* Газоопределитель на схеме, приведенной на рис. 8* не показан .

Опробование воздуха на содержание окислов азота Определение содержания окислов азота непосредственно в под­ земных выработках производят портативным прибором конструкции Ю. Ф. Гедаспова (рис. 10) .

Принцип действия прибора основан на поглощении окислов азота реактивом Грисса, нанесенным на поверхность силикагеля .

Количественное содержание окислов азота определяется визуальным сравнением исследуемой пробы со стандартной шкалой .

Прибор представляет собой трубку из органического стекла, состоящую из шести свинчивающихся между собой отдельных частей .

В средней части прибора помещена стандартная шкала, имеющая а Рио. 10. Прпбор на определение содержания окислов азота конструкции Ю. Ф.

Гедаспова:

а — общий вид; б — составные части прибора три эталона: первый — темно-розового цвета, соответствующий опас­ ной концентрации окислов азота 0,01%; второй — розового цвета, соответствует предельно допустимой концентрации 0,0001%; тре­ тий — бесцветный, обозначает отсутствие окислов азота. На оба конца средней части трубки навинчивается последовательно на один конец три, на другой две заглушки с ячейками, в которые помещается силикагель, пропитанный реактивом Грисса .

Порядок работы с прибором очень простой и заключается в сле­ дующем. В месте определения содержания окислов азота держат прибор в вертикальном положении, отвинчивают нижнюю заглушку и выдерживают ее открытой в течение 5 мин. Затем производят срав­ нение со стандартной шкалой .

При наличии опасных концентраций окислов азота в рудничном воздухе силикагель в ячейке очень быстро краснеет, а при предель­ ных концентрациях покраснение силикагеля до розового цвета происходит в течение 5 мин. Если в течение 5 мин окраска силикагеля получилась более яркая, чем розовый эталон, но бледнее темно­ розового, то концентрация окислов азота все же опасна и приступать к работе в этом месте нельзя. При этом необходимо повторить анализ после достаточного проветривания забоя, используя другую ячейку .

При отсутствии окислов азота силикагель в ячейке в течение 5 мин остается бесцветным .

Прибор рассчитан на пять определений, после чего его передают газоапалитической лаборатории на перезаряжание. В лаборатории каждая ячейка прибора тщательно промывается, насухо вытирается и после этого заряжается силикагелем, предварительно пропитанным реактивом Грисса из расчета 2 мл на 2,4 г силикагеля. После заря­ жания прибор вновь поступает для очередных анализов .

N0+N02% по объему

–  –  –

Рассмотренный метод позволяет определять в рудничном воздухе только двуокись азота, так как реактив Грисса, фиксируя присут­ ствие в воздухе N 0 2, не реагирует на N 0, в результате чего коли­ чественное содержание N0 в атмосфере остается неизвестным. Однако переход N 0 2 в N0 — процесс длительный, и поэтому содержание окислов азота в рудничном воздухе после взрывных работ может быть значительно больше, чем это определяется приборами, основанными на принципе использования индикатора на N 0 2 .

Учитывая этот недостаток колориметрического способа опре­ деления окислов азота реактивом Грисса, в ЦНИЛ ВГСЧ Донецкого бассейна разработан экспресс-метод * определения суммарной кон­ центрации N0 и N 0 2 с помощью трубки анализатора и мехового аспиратора типа ГХ .

Трубка-анализатор (рис. 11) имеет стандартные размеры, при­ нятые для всех трубок химического газоопределителя типа ГХ .

Она снаряжается окислительным порошком, окрашенным в темнофиолетовый цвет и неокрашенным реактивным порошком .

Окислительный слой предназначен для окисления окиси азота до двуокиси, а реактивный — для химического поглощения дву­ * Метод разработан группой научных 'сотрудников ЦНИЛ Р. В.\ Сенке­ вичем, Т. К. Поченковым, Н. А. Классовской совместно с А. М. Мозепиной .

окиси азота, в результате чего реактивный слой окрашивается в серо­ синий цвет на высоту столбика, пропорциональную определяемой концентрации .

Предложенная трубка-анализатор позволяет определять раз­ дельно концентрацию N0 и N 0 2 одновременным притягиванием исследуемого воздуха через две трубки в противоположных напра­ влениях (см. рис. 11). Поступление газового состава в две трубки обеспечивается забором пробы в одной точке через тройник. Шкала трубки позволяет определять концентрации окислов азота в ин­ тервале 0—0,005% по объему. Техника выполнения анализа трубкойанализатором аналогична технике анализа газоопределителем типа ГХ .

Опробование воздуха на содержание сероводорода При определении содержания сероводорода газоопределителем типа ГХ применяют специальную индикаторную трубку, часть кото­ рой заполняют белым порошком силикагеля, обработанным реактив­ ным раствором на сероводород, а другую часть — порошком сили­ кагеля, окрашенным в коричневый цвет, являющимся имитацией продукта реакции сероводорода .

При пользовании индикаторной трубкой необходимо десятью нажатиями аспирационного меха протянуть через трубку 1000 мл исследуемого воздуха. В случае присутствия в воздухе H 2S белый реактивный слой трубки окрашивается в коричневый цвет. В основу оценки результатов берется длина окрашенного столбика реактив­ ного слоя. Начальные зерна реактивного слоя окрашиваются интен­ сивнее, чем последующие. Граница окраски для отсчета устанавли­ вается по тому месту реактивного слоя, где еще отчетливо видны коричневые зерна .

После протягивания 1000 мл воздуха индикаторную трубку прикладывают к шкале таким образом, чтобы начало потемневшего столбика совпало с нулевым делением шкалы. Длина окрашенного столбика порошка в трубке укажет на шкале соответствующую концентрацию сероводорода (в процентах по объему). Индикаторная трубка позволяет установить содержание сероводорода в воздухе в интервале концентраций 0—0,0066% по объему .

Опробование воздуха на содержание сернистого газа Присутствие сернистого газа в рудничном воздухе легко обна­ руживается по запаху. Он ощутим уже при содержании его 0,0005% .

Более точно определение содержания S 0 2 может производиться газоопределителем типа ГХ или прибором конструкции МакНИИ .

Определение содержания сернистого газа в рудничном воздухе газоопределителем типа ГХ производится аналогично определению содержания окиси углерода и сероводорода. Индикаторные трубки, применяемые для этой цели, заполняются частично порошком сили­ кагеля, обработанным реактивным раствором на сернистый газ и частично порошком силикагеля, окрашенным в темнохпний цвет, являющимся имитацией продукта реакции сернистого газа. Если в исследуемом воздухе присутствует S 0 2, то белый реактивный слой трубки окрашивается в темно-синий цвет. После протягивания 1000 мл воздуха индикаторная трубка прикладывается к шкале, и по длине окрашенного столбика реактивного слоя определяется концентрация S 0 2 (в процентах по объему) .

Если концентрация S 0 2 в воздухе значительна и реактивный слои окрашивается целиком при числе ходов меха аспиратора менее 10, то концентрация S 0 2 определяется по формуле где х — количество сернистого газа, мг!л\ к — показание шкалы, мг!л\ п — число ходов меха аспиратора .

Индикаторная трубка позволяет установить содержание S 0 2 в воздухе в пределах от 0,0007 до 0,007% по объему .

Газоопределитель сернистого газа конструкции МакНИИ * по­ зволяет определять его содержание в пределах от 0,0014 до 0,1% .

Действие прибора основано на измерении теплового эффекта реакции окисления сернистого газа в присутствии катализатора гопкалита .

Опробование воздуха на содержание метана Наиболее простым способом определения содержания метана (СН4) в рудничном воздухе является замер предохранительной лам­ пой «Свет шахтера». Способы замера метана предохранительной лампой общеизвестны. Однако этот способ замера имеет существен­ ные недостатки: невозможность не только замера, но при неопытном глазе даже обнаружения метана при содержании его 0,5—0,75%;

невозможность замера газа непосредственно у кровли выработки;

зависимость ореола от формы фитиля, температуры лампы, качества бензина и т. п. Поэтому были предложены различные системы газоопределителей для замены бензиновой лампы .

Шахтный интерферометр ШИ-3 (рис. 12) представляет собой переносный оптический прибор. Он предназначен для количествен­ ного определения содержания СН4 и С 02 в рудничном воздухе .

Действие прибора основано на измерении смещения интерферен­ ционной картины происходящего вследствие разных показателей преломления воздуха и воздуха в смеси с СН4 или С 02 (или с тем и другим), через которую проходит один из конгерентных лучей .

Смещение интерференционной картины относительно ее нулевого тэ г* т хема Устройства и порядок работы с газоопределителем приведен в книге Jq*q КомаР°ва’ Ш. X. Килькеева «Рудничная вентиляция». Металлургиздат, 1УоУ • положения пропорционально величине показателя преломления исследуемой газовой смеси, который, в свою очередь, пропорциона­ лен процентноАгу содержанию СН4 и С 02 в этой смеси. Показатели преломления этих газов отличаются друг от друга незначительно и поэтому при определении их содержания в рудничном воздухе пользуются одной и той же шкалой, деления которой Показывают их содержание .

Оптическая схема газоопределителя показана на рис. 12, а .

Свет от лампочки МН-1 проходит через конденсорную линзу L и далее параллельным пучком падает на зеркало М, где разлагается на два интерферирующих пучка. Первый пучок, отразившись от верхней грани / зеркала, проходит через полость 1 газо-воздушной камеры, дважды преломляется в призме Р и через полость 3 газо-воздушной камеры возвращается к зеркалу М. Эти полости газо-воздушной камеры заполнены чистым воздухом. Отразившись от внутренней поверхности I I зеркала этот пучок поступает затем на поворотную призму Р 2. Второй пучок, отразившись от нижней посеребренной грани I I зеркала, проходит через среднюю полость 2 газо-воздушной камеры, заполненной пробой рудничного воздуха, дважды прело­ мляется в призме Р ± и вновь через полость 2 возвращается к зеркалу М. Отразившись от поверхности 1 зеркала, он также поступает на поворотную призму Р 2 .

Из призмы Р 2 оба пучка света попадают в объектив Об зритель­ ной трубки и собирается в ее фокальной плоскости F .

Интерференционная картина в виде цветных полос с ясно выра­ женной ахроматической полосой, ограниченной двумя черными полосами, возникает вследствие постоянной заданной самим при­ бором разности хода когерентных лучей .

При заполнении всей полости газо-воздушной камеры чистым воздухом смещения интерференционной картины не происходит, так как оба интерферирующих луча проходят через однородную среду. Это исходное положение интерференционной картины фикси­ руется совмещением середины левой черной полосы с нулевой отмет­ кой неподвижной шкалы. Перемещение спектра производится поворо­ том призмы Р 2. Такое исходное положение считается нулевым положением прибора .

Если средняя полость 2 газо-воздушной камеры заполняется воздухом, содержащим СН4 или С 0 2 (или то и другое одновременно), а полости 1 и 3 заполнены чистым атмосферным воздухом, то каждый из когерентных лучей света проходит по разным газовым средам .

При этом вследствие различных показателей преломления для воз­ духа и его смеси с газом возникает дополнительная разность хода когерентных лучей, которая вызывает смещение интерференционной картины вправо вдоль шкалы. Величина смещения картины пока­ зывает относительное содержание определяемого газа .

Газовая схема прибора состоит (см. рис. 12, б) из двух изоли­ рованных друг от друга каналов: воздушного и газового. При за­ сасывании в прибор рудничного воздуха он прежде всего попадает в поглотительный патрон, заполненный ХПИ (химическим погло­ тителем известковым), для поглощения углекислого газа в пробе воздуха. Затем очищенный от С 02 воздух поступает в нижнюю часть поглотительного патрона, заполненного гранулированным силикаге­ лем, для поглощения паров воды. Далее воздух по трубке поступает в газовую полость 2 газо-воздушной камеры и через штуцер выходит в атмосферу. Таким образом, в полость 2 газо-воздушной камеры попадает смесь метана с воздухом, очищенная от углекислого газа и паров воды. В этом случае определяется содержание метана в руд­ ничном воздухе .

Для определения содержания С 0 2 отворачивается резьбовый колпачок и рудничный воздух грушей засасывается в прибор, минуя поглотитель ХПИ, при этом в полость 2 газо-воздушной камеры попадает смесь метана, углекислого газа и воздуха. Благодаря практически одинаковым оптическим свойствам СН4 и С 0 2 опре­ деляется суммарное содержание этих газов в рудничном воздухе .

Сохранение чистоты эталонного воздуха в полостях 1 и 3 газо­ воздушной камеры обеспечивается при помощи лабиринта, пред­ ставляющего собой спираль из медной пли латунной трубки. Лаби­ ринт позволяет поддерживать в воздушной линии прибора давление, равное атмосферному давлению .

Общий вид газораспределителя показан на рис. 12, в. Он пред­ ставляет собой плоскую литую из силумина четырехугольную ко­ робку, закругленную с одной стороны. Из прибора выведены: шту­ цер 1 для засасывания рудничного воздуха; штуцер 2, на который надевается трубка резиновой груши 8\ окуляр 5, закрытый пред­ охранительным колпачком на цепочке; резьбовой колпачок 4\ кнопка 5 включения лампочки; маховичок, закрытый резьбовым колпачком 6, для перемещения интерференционной картины в поле зрения окуляра; патрон лампочки 7. Корпус внутри разделен пере­ городками на три отделения: в первом помещены газо-воздушная камера лабиринта и вся оптическая часть прибора; во втором — поглотительный патрон и в третьем — сухой элемент для питания лампочки .

Порядок работы с газоопределптелем следующий. Перед спуском в шахту подготовляют прибор к работе. Вначале проверяют исправ­ ность резиновой груши, для чего ее сжимают и, закрыв отверстие резиновой трубки, наблюдают, как быстро она расправляется в раз­ жатой руке. Медленное расправление указывает на ее исправность .

После этого проверяется герметичность газовой линии прибора .

Для этого надевают грушу 8 на штуцер 2 (см. рис. 12, в) и, закрыв плотно пальцем штуцер 7, производят ее сжатие. Если резиновая груша расправляется медленно, то газовая линия герметична. Затем устанавливают прибор в «нулевое положение». Для этого прежде всего производят продувку воздушной п газовой линии чистым атмосферным воздухом. Для этого вынимают прибор из футляра, снимают крышку отделения с поглотительным патроном и на шту­ цер 9 надевают трубку резиновой груши. Затем, сделав 5— 10 нажатий груши, прокачивают линию чистым атмосферным возду­ хом. Для продувки'газовой линии надевают трубку резиновой груши на штуцер 2 и делают пять сжатий груши. После продувки воздушной и газовой линии включают лампочку и, вращая окуляр 3, получают необходимую резкость интерференционной картины. Далее уста­ навливают прибор в «нулевое положение», т. е. производят совме­ щение нулевого деления шкалы с серединой левой черной полосы интерференционной картины. Для этого отворачивают резьбовый колпачок 6 и, наблюдая в окуляр 3 за положением интерференцион­ ной картины, медленно вращают маховичок вправо и влево до тех пор, пока нулевое деление шкалы не совместится с серединой левой черной полосы интерференционной картины. После установки при­ бора на «нуль» маховичок закрывают резьбовым колпачком — при­ бор готов к работе .

В шахте не рекомендуется отвертывать резьбовый колпачок маховичка во избежание случайного его поворота и нарушения нулевого положения .

Замер содержания метана в подземных выработках производится в следующей последовательности. Через штуцер 1 или резиновую трубку, надетую на него, засасывается анализируемый воздух. При этом конец трубки подводится к кровле выработки. Сделав пять нажатий груши, включают лампочку и наблюдают за смещением левой черной полосы интерференционной картины. Если поступив­ ший в прибор воздух содержит метан, то интерференционная картина сместится вправо вдоль шкалы, а деление шкалы, находящееся посередине левой черной полосы, покажет содержание СН4 в пробе .

Для замера содержания С 0 2 в рудничном воздухе вначале за­ меряют содержание СН4 тем же способом. Затем, сняв колпачок 4, сжимая грушу 5 раз, засасывают в прибор исследуемый воздух .

При этом воздух будет поступать в прибор не через штуцер 1, а через трубку, находящуюся под снятым резьбовым колпачком. После этого отсчет по шкале берется так же, как и при определении содер­ жания СН4. Полученный в этом случае отсчет покажет суммарное содержание в воздухе СН4 и С 0 2. Оба замера производятся в одном и том же месте .

Разность показаний двух замеров дает содержание С 0 2 (в про­ центах по объему) .

Газоопределитель ШИ-3 имеет небольшой вес (вес прибора без футляра 1,4 кг) и довольно большую точность измерений. Пределы измеряемых концентраций метана и углекислого газа от 0 до 6% (по объему) с точностью 0,25%. Время одного замера не более 1 мин .

Количество замеров без смены поглотителей 400—600 .

Шахтный интерферометр ШИ-5 (рис. 13) предназначен для определения содержания СН4 и С 0 2 в рудничном воздухе. Принцип его действия аналогичен газоопределителю ШИ-3. Однако в нем интерференционная картина создается лучами света от лампочки головного аккумуляторного светильника. Газовая система прибора аналогична газоопределителю ШИ-3. С наружной части прибора находятся: штуцер 1 для засасывания рудничного воздуха и штуцер 2 для присоединения трубки резиновой груши 7, оку­ ляр « закрытый предохранительным колпачком, резьбовый кол­ ?, пачок 4, закрывающий входной патрубок, регулировочный махо­ вичок 5 для установления прибора на «нуль», окно 6 для направления света от аккумуляторного светильника внутрь прибора .

Порядок определения содержания СН4 и С 0 2 газоопределителем ШИ-5 аналогичен описанному выше .

Аппаратура непрерывного автоматического контроля и сигнали­ зации содержания метана в рудничном воздухе. Для непрерывного контроля содержания метана в рудничном воздухе выпу­ скается несколько типов ап­ паратов: оптико-акустические сигнализаторы метана ОА-2309, оптико-акустические метан-ре­ ле, анализаторы метана тепло­ вые ИМ-2, АТМ-2 и др .

Анализатор метана АТМ-2 (термокаталитический) — стаци­ онарный прибор, предназна­ ченный для непрерывного авто­ матического контроля содер­ жания метана в рудничном воздухе. Он обеспечивает: из­ мерение концентрации метана в пределах 0—1,2%, диспет­ черскую сигнализацию при повышении содержания метана Рис. 13. Шахтный интерферометр ШИ-5 до 0,7% (предупредительная сигнализация); автоматическое отключение фидерного автомата или пускателя при аварийной концентрации метана .

В комплект аппаратуры АТМ-2 входит: датчик метана термо­ каталитический ДМТ-2, аппарат сигнализации содержания метана АСМТ-2, табло сигнализации содержания метана ТСМ-5, загради­ тельный фильтр ФЗ-2 и гудок переменного тока ГПРВ-2М .

Принцип работы анализатора основан на измерении теплового эф­ фекта, получаемого в результате беспламенного сгорания СН4 на поверхности катализатора. При этом величина теплового эффекта пропорциональна концентрации СН4, содержащегося в рудничном воздухе. Сгорает СН4 на платино-палладиевом преобразовательном элементе (рис. 14, а), имеющем форму полого цилиндрика, при температуре 360—400° С. Преобразовательный элемент содержит нагревательную спираль 1 (нихромовую спираль), цилиндрик 2, платино-палладиевый катализатор 3 и платиновый термометр сопротивления 4. Отдельные части преобразовательного элемента скреплены замазкой .

Тепловой эффект воспринимается платиновым термометром сопро­ тивления R 1 введенным в одно из плеч неуравновешенного электри­ ческого моста (рис. 14, б) .

Для исключения влияния на измерительную схему датчика изме­ нений температуры окружающей среды, влажности и других факто­ ров в камере сгорания, где установлены измерительный нагрева­ тельный элемент jR0 и его термометр сопротивления Л 1 установлены ?

компенсационный нагре­ вательный элемент R lcи его термометр сопротивления R 2- Компенсационный эле­ мент R k имеет геометри­ ческие, электрические и температурные параметры такие же, как и измери­ тельный элемент R 0. Одна­ ко метан на компенса­ ционном нагревательном элементе не сгорает, так как его цилиндр из окиси алюминия не имеет актив­ ного платино-палладиево­ го покрытия. Поскольку чувствительный и компен­ сационный элементы уста­ новлены в одной камере сгорания, то любое изме­ нение физико-химических параметров рудничного воздуха, за исключением Рис. 14. Анализатор метана термокатали­ содержания СН4, оди­ тический АТМ-2 наково воспринимаются обоими термометрами сопротивления R ± и R 2, являющимися смежными плечами мостовой схемы, благодаря чему мостовая схема остается уравновешенной. Таким образом, мостовая схема датчика, состоящая из двух термометров сопротивления R ± и R 2 и двух балластных сопротивлений й 3 и i ? 4, установленных вне камеры сгорания, чувствительна только к изменению содержания метана в рудничном воздухе .

При отсутствии СН4 в рудничном воздухе схема балансируется при помощи регулировочного сопротивления R r При увеличении содержания метана значение сопротивления термометра R x линейно возрастает, что приводит к разбалансу мостовой схемы и увеличению тока в ее диагонали .

Изменение содержания метана измеряется микроамперметром типа М-24-3, включенным в диагональ мостовой схемы и отградуироРис. 15. Общий вид (а) и схема устройства (б) дат­ чика метана ДМТ-2 ванным в процентах содержания СН4. Ток разбаланса мостовой схемы поступает также в аппарат АСТМ-2, в котором установлены второй измерительный прибор, элементы релейно-исполнительного блока, блок питания и блокировочное устройство. Общий вид и схема устройства датчика ДТМ-2 показаны на рис. 15 .

Камера сгорания 1 имеет взрывобезопасную оболочку. Основание ее закрыто двумя сетчатыми колпаками. Внутри ее расположена колодка 2 с нагревательными элементами и термометрами сопро­ тивления. Камера сгорания укреплена внутри цилиндра 3, при­ варенного к крышке датчика. Два других плеча моста, потенцио­ метр б, блок питания, микроамиерметр 4 типа М-24-3, индикаторная

Рис. 16. Аппарат сигнализации метана АСТМ-2:

1 — искробезопасный корпус; 2 — стабилизатор напряжения; 3 — блок-генератор; 4 — маг­ нитоэлектрическое реле; 5 — микроамперметр М-24-3; 6 — реле типа МКУ-48 на 12 в;

7 — тепловое реле; 8 — реле-повторители; 9 — блокировочный выключатель; ю — лампа-под­ светок; 11 — предохранитель; 12 — блокировочная рамка (открывание ее на угол 20—30° приводит к размыканию контактов блокировочного выключателя и обесточиванию аппарата) лампа 5 расположены на кронштейнах и панелях, укрепленных на внутренних стенках корпуса датчика. Рудничный воздух попадает в камеру сгорания через 12 отверстий, расположенных по окруж­ ности камеры, и через взрывозащитные сетки к термоэлементам .

Движение воздуха через датчик происходит благодаря конвективной тяге и диффузии .

Система перекрытия камеры сгорания состоит из перекрыва­ ющегося диска 7 и рычага 8 с пружиной .

Из цилиндра камеры сгорания выведена трубка 9, через которую в камере можно создавать требуемый газовый режим. В нижней части корпуса датчика находятся кабельный ввод 10 и колодка с токоведущими шпильками 11 .

Аппарат сигнализации метана АСТМ-2 (рис. 16) служит для визуального контроля содержания метана в месте установки датчика, электрического питания для обеспечения работы телесигнализации и релейной схемы .

Диспетчерская телесигнализация обеспечивается блоком гене­ раторов сигналов с частотами 32 и 38 кгц. Сигнальное табло служит для приема сигналов, поступающих от аппарата АСТМ-2 по занятой паре телефонных проводов.

Внутри табло на панели смонтированы:

приемники сигналов с частотами 32 и 38 кгц, трансформатор питания с выпрямительным мостом и сглаживающим конденсатором, испол­ нительные реле РКМ-1 и звонок .

Приборы для определения содержания метана в зарубежных странах. Наиболее известны конструкции следующих газоопределителей метана фирм: «Рикен Кей­ ки» (Япония); «Рингроз» (Англия);

«Цейсс», «Ауэр» (ФРГ); MSA (США). Ниже приведено описание некоторых из этих приборов .

Интерферометр фирмы «Рикен Кейки» предназначен для опре­ деления только одного газа. Прин­ цип его такой же, как и выше­ описанных интерферометров .

Общий вид интерферометра показан на рис. 17. Из прибора выведены: штуцер 1 для засасыва­ ния рудничного воздуха: штуцер 2 для надевания трубки резиновой груши; маховичок 3 для переме­ щения интерференционной карти­ ны в поле зрения окуляра; оку­ ляр 4 для визуального наблюдения за интерференционной картиной;

кнопка включения лампочки 5;

поглотительный патрон 6 для очистки воздуха от паров воды и углекислого газа .

Шкала проградуирована от О Рпс. 17. Интерферометр фирмы до 6% (по объему). В Советском «Рикен Кейки»

Союзе интерферометры типов 17 и 18 фирмы «Рикен Кейки» применяются в небольшом количестве на рудниках комбинатов «Апатит», Норильского горнометаллургиче­ ского и Соликамского .

Интерферометры фирмы «Цейсс» конструктивно не отличаются от описанных выше шахтных интерферометров. Однако в них изме­ нена оптическая система, вследствие чего в приборе интерферен­ ционная картина имеет только одну центральную темную полосу (вместо двух). Это исключает возможность двойственных показаний .

Метанометр М-102 фирмы «Ауэр» (ФРГ) основан на термоката­ литическом принципе беспламенного сжигания метана. Элементом сжигания служит поверхность керамического шарика, внутри кото­ рого имеется платиновая спираль. В приборе использована схема ''Заказ 135 .

неуравновешенного электрического моста. Питание прибора осуще­ ствляется аккумулятором, встроенным в прибор. Одно заряжание аккумулятора достаточно для 200 измерений .

Сигнализатор фирмы «Рингроз» (рис. 18) предназначен для авто­ матического предупреждения о присутствии метана в атмосфере забоя концентрацией свыше 1,25%. Основная часть прибора — камера сжигания, которая отгорожена от атмосферы пористым керамическим кольцом, пла­ стинчатой диафрагмой сверху и опорной пластинкой снизу .

Внутри камеры расположена нить накаливания. При поме­ щении прибора в атмосферу, содержащую СН4, воздух про­ никает сквозь отверстия в фо­ наре прибора и соприкасается с камерой сжигания. Метан, содержащийся в воздухе, про­ никает в камеру сжигания через пористые стенки кера­ мического кольца быстрее, чем другие составляющие руднич­ ной атмосферы, и, соприка­ саясь с раскаленной нитью накаливания, сгорает. При сго­ рании СН4 образуются водяные пары, которые конденсируются, Рпс. 18. Сигнализатор метана фирмы вследствие чего в камере обра­ «Рингроз»: зуется вакуум, тем больший, 1 — фонарь; 2 — футляр батареи; з — кис­ чем выше концентрация СН4 лотный аккумулятор на 2 в; 4 — рабочая в атмосфере .

часть прибора, содержащая керамическое кольцо, диафрагму и электрические лампочки;

Если концентрация СН4 5 — опорная пластина; 6 — нить накалива­ ния; 7 — проверочный ниппель; 8 — магнит­ в воздухе составляет 1,25%, ный замок; 9 — регулировочный винт; 10 — то вакуум равен примерно красная сигнальная лампочка; 11 — лампочка белого света; 12 — войлочный фильтр, окру­ 11 мм вод. ст.\ при таком раз­ жающий керамическое кольцо и предохра­ няющий его от загрязнения; 13 — клеммы режении диафрагма прогибает­ нити накаливания; 14 — пластины, переда­ ся вниз, замыкается контакт ющие юк от аккумулятора к нити накали­ вания и лампочкам и загорается сигнальная крас­ ная лампочка .

Сигнализатор метана фирмы MSA основан на термокаталитичёском принципе сжигания метана. Корпус прибора изготовлен из легкого сплава. Питание автономное от сухой батареи. В прибор встроен индикатор, позволяющий определить степень разрядки батареи. Весприбора 300 г.Диапазон измерений от 0 до 4% .

Инфраанализаторы основаны на способности газов поглощать инфракрасное излучение, причем каждый газ поглощает излучение только определенной длины волны. Пропуская через смесь газов инфракрасные лучи с длиной волны, соответствующей определен­ ному газу, по количеству поглощенного излучения можно узнать процентное содержание данного газа. Инфраанализаторы имеют сравнительно небольшой вес. Ими можно производить анализ только одного газа. Конструируются эти приборы таким образом, что заме­ ной отдельных элементов их можно было применять для замера другого газа. На рис. 19 показана схема инфраанализатора с двумя трубками. Принцип действия его состоит [12] в следующем: спи­ рали 2, нагреваемые электрическим током, помещаются внутри параболических металлических рефлекторов 2 и посылают инфра­ красные лучи, длина волны которых зависит от температуры

Рис. 19. Схема инфраанализатора с двумя труб­ ками (ПНР)

спиралей. Отраженное от рефлекторов инфракрасное излучение одно­ временно прерывается диском-обтюратором 3 с частотой 6 гц, при­ водимым во вращение асинхронным двигателем 4. Оба пучка лучей проходят через трубки 5 и б. Трубка 5 является компенсационной и заполнена чистым воздухом без примесей каких-либо газов, а трубка 6 — индикаторной, через которую проходит анализируемый рудничный воздух. Пучок инфраизлучения, проходящий через трубку 5 с чистым воздухом, не поглощается, а пучок инфраизлуче­ ния, проходящий через трубку 6 с анализируемым рудничным возду­ хом, поглощается тем сильнее, чем больше процентное содержание определяемого газа в воздухе .

Благодаря тепловому эффекту ннфраизлучения газ, находящийся в указанных камерах, быстро расширяется в соответствии с частотой колебаний проходящих волн через модуляторный диск. Эти колеба­ ния, в свою очередь, воздействуют на мембрану 9, разделяющую камеры 7 и 8 .

Если в находящемся в трубке 6 воздухе газ отсутствует, то мем­ брана 9 не будет колебаться. Если же в этой трубке инфраизлучение поглощается газом, находящимся в исследуемом воздухе, то коле­ бания в камере 8 будут очень слабые и не выравняют силы колебаний газа в камере 7, вследствие чего мембрана 9 начнет колебаться .

Колебания мембраны усиливаются специальным усилителем 10, с которым соединен аппарат 11, регистрирующий содержание газа в исследуемом воздухе. Нагреватель и усилитель питаются от ста­ билизатора напряжения 12. Для создания одинакового излучения прибор снабжен выравнивателем 13. Окна 14 трубок выполнены из слюды и окна 15 камер из синтетических кристаллов NaCl .

Раздельное определение содержания метана, водорода и углекислого газа Для определения содержания СН4 и С 0 2 в рудничном воздухе применяют переносные газоопределители ШИ-3, ШИ-5, а в некото­ рых случаях газоопрёделитель типа «Рикен». Однако эти приборы, основанные на принципе измерения разности коэффициента пре­ ломления лучей, проходящих через чистый воздух и воздух, содер­ жащий газы, непригодны для ряда рудников, в рудничной атмосфере которых наряду с СН4 присутствует Н2. Вследствие различия пока­ зателей преломления Н2 и СН4 по смещению интерференционной картины невозможно определить не только раздельное содержание этих газов, но и их суммарное количество .

Раздельное определение содержания СН4 и Н2 может осуще­ ствляться [61] приборами ПГФ-1 и ПГФ-Н. Принцип действия этих приборов основан на регистрации изменения сопротивления плати­ новой спирали, вызываемого повышением ее температуры при ката­ литическом сжигании горючего компонента. Электрическая схема прибора представляет собой мост Уитстона, в котором два плеча образованы платиновыми спиралями (измерительная и сравнитель­ ная), а два других — постоянными сопротивлениями .

Чтобы определить раздельно содержание СН4 и Н2 в рудничном воздухе, температура спирали устанавливается около 300° С для определения водорода и 650—700° С — для метана .

На шкале гальванометра имеются три реперные точки с ин­ дексами СН4 и Н2. Для определения Н 2 пользуются реперной точ­ кой I, для низких концентраций СН4 (до 2%) реперной точкой III и для высоких концентраций СН4 (до 4%) реперной точкой II .

Раздельное количественное определение Н2 и СН4 производят двукратным пропусканием исследуемого воздуха через прибор .

Вначале определяется содержание Н2, а затем суммарное содержа­ ние Н2 и СН4. Концентрация СН4 устанавливается вычитанием водорода из полученного суммарного содержания газов. Пределы измерений составляют: для Н2 — до 3,7%, СН4 — 4,6% (по объему) .

Харьковским филиалом опытно-конструкторского бюро автома­ тики на базе этих приборов изготовлены приборы ПГФ-2М1-И4А «Водород» и ПГФ-2М1-И1А «Метан» в искробезопасном исполнении .

Первый из них предназначен для периодического количественного определения водорода, а второй — для периодического количествен­ ного определения концентраций метана .

Однако эти приборы имеют некоторые недостатки: прибор 11ГФ-2М1-И1А «Метан» при наличии Н2 в рудничном воздухе будет давать неверные показания, так как при сгорании метана выделяется 189,8 кал1г»молъ, а водорода всего 115,2 кал/г-молъ. Вследствие этого повышение температуры спирали не будет соответствовать концентрации СН4 в воздухе, и, следовательно, показания галь­ ванометра будет ошибочными. Кроме того, для правильного раз­ дельного определения содержания СН4 и Н2 необходимо производить анализ одновременно двумя приборами (на водород и метан), что представляет определенные неудобства .

В последнее время ВостНИИ разработан переносный газоопределитель Н2, СН4 и С 0 2 как при раздельном, так и при одновремен­ ном их присутствии в рудничном воздухе [61]. Он относится к оптическим двухлучевым интерферометрам. Принцип действия газоопределителя аналогичен интерферометрам ШИ-3 и ШИ-5 .

Отличается он только наличием специальных патронов-поглотите­ лей, задерживающих отдельно водород и углекислый газ, что по­ зволяет определять раздельные концентрации Н2, СН4 и С 0 2 .

Газовая схема прибора (рис. 20) выполнена в виде двух герме­ тически изолированных друг от друга линий — газовой и воздушной .

Газовая линия состоит из четырехходового крана 1, поглоти­ тельных патронов 2 и 4, измерительного канала газо-воздушной камеры а и резиновой груши-насоса 6. Кран 1 имеет общий вход Д и может занимать любое из трех (I, I I, II I ) положений, при которых в измерительный канал газо-воздушной камеры попадают последо­ вательно смеси: метан — воздух, метан — водород — воздух и ме­ тан — углекислый газ — водород — воздух .

Патрон 2 служит для поглощения водорода и заполнен палладированным асбестом. Патрон 4 разделен на две части: верхняя заполнена поглотителем углекислого газа (NaOH), нижняя — поглотителем влаги (СаС12) .

В воздушную линию входят лабиринт 7 и эталонные (6 и с) ка­ налы газо-воздушной камеры 5 .

Отличительным признаком оптической схемы прибора является наличие в ней отсчетно-компенсирующего устройства, предназначен­ ного для замены трудоемкого и длительного процесса подсчета опре­ деляемых компонентов простыми операциями. Устройство состоит из сетки 11, прозрачной пластины-компенсатора П, рычага 8, пру­ жины 9, винта упора 10 и трех отсчетных лимбов I, I I и I I I .

Сетка представляет собой прозрачную пластину с нанесенными на ней двумя параллельными штрихами, расстояние между которыми равно ширине интерференционной полосы .

Каждый из отсчетных лимбов может входить в жесткое зацепление с винтом 10 или выходить из него. Положение считается нулевым, когда все каналы газо-воздушной камеры заполнены чистым возду­ хом. При этом пластина-компенсатор ориентирована к оптической оси интерферометра под углом 45°, интерференционная картина находится строго между двумя штрихами сетки 3, а положения отсчетных лимбов соответствуют нулевым концентрациям газов .

Раздельное определение СН4, Н2 и С 0 2 складывается из последо­ вательных операций, приведенных ниже .

Определение метана. Рукоятка крана 1 ставится в положение /, при этом рудничный воздух, проходя через патроны 2 и 4, осво­ бождается от СО 2, Н2 и паров воды, а в канал газо-воздушной ка­ меры попадает смесь метан — воздух. Интерференционная картина

Рис. 20. Схема комплексного газоопределителя рудничной атмосферы

сместится вправо относительно штрихов сетки 11 на величину, про­ порциональную количеству метана в смеси. После этого вращением лимба I рычаг 8 перемещается вверх. При этом пластина-компенса­ тор П, поворачиваясь против хода часовой стрелки, возвращает интерференционную картину в исходное положение, а по углу пово­ рота лимба I снимается отсчет .

Определение водорода. Не сбивая положения лимба /, выводят его из зацепления с винтом 10, переводят кран в положение / /, при этом воздух проходя через оба отделения патрона 4, очищается от углекислого газа и паров воды. Интерференционная картина в этом случае сместится относительно штрихов сетки 11 влево (так как коэффициент преломления водорода меньше коэффициента пре­ ломления воздуха) на величину, пропорциональную количеству водорода в смеси. Лимб I I, градуированный в процентах Н2, вво­ дится в жесткое зацепление с винтом 10. Вращением лимба ТУ повора­ чивается компенсатор П по ходу часовой стрелки, а по углу поворота лимба I I снимается отсчет содержания водорода .

Определение углекислого газа. Не сбивая положения лимбов I и I I, в зацепление с винтом 10 вводится лимб I I I и выводится лимб I I .

Кран переводится в положение I I I. При этом рудничный воздух, проходя через нижнее отделение патрона 4, освобождается только от паров воды, так что в измерительный канал камеры попадает смесь: метан — водород и углекислый газ — воздух. В этом случае смещение интерференционной картины обусловливается только содер­ жанием углекислого газа. Вращением лимба I I I интерференционную картину возвращают в исходное положение, при этом компенсатор поворачивается против хода часовой стрелки, а по углу поворота снимается отсчет содержания С 0 2. Все три замера должны произво­ диться в одной точке выработки. Прибор имеет пределы измерения Но, СН4 и СО2 от 0 до 6% (по объему). Время одного замера 1 мин .

Вес прибора 1,4 кг .

Глава I I I РУДНИЧНАЯ ПЫЛЬ И ЕЕ ВРЕДНОСТЬ

§ 1. Общие сведения о рудничной пыли Под рудничной пылью принято понимать мелкие и мельчайшие частицы полезного ископаемого и пустой породы, взвешенные в воз­ духе подземных выработок или осевшие на их стенках. Одним из основных показателей, характеризующих пыль, является размер ее частиц. В зависимости от этого различают три вида пыли .

1. Пыль с частицами размером свыше 10 ц. Частицы такой пыли видимы невооруженным глазом или при слабом увеличении лупой .

В неподвижном воздухе эти частицы оседают с возрастающей ско­ ростью. Они не способны к коагуляции (соединению между собой) или коагулируют слабо, задерживаются на бумажных фильтрах и не способны к диффузии .

2. Пыль с размерами частиц от 0,1 до 10 ц, невидимая простым глазом и различимая только под микроскопом. В неподвижном воздухе они оседают с постоянной скоростью, пропорциональной их удельному весу и квадрату диаметра. Эти частицы, так же как частицы первой группы пыли, задерживаются на бумажных фильтрах и не способны к диффузии .

3. Пыль с размерами частиц менее 0,1 |х, обнаруживаемая только при ультрамикроскопировании (в темном поле), не оседающая даже в неподвижном воздухе и не задерживающаяся на бумажных филь­ трах. Со степенью дисперсности (крупностью) рудничной пыли связаны некоторые физико-химические ее свойства — повышение скорости и интенсивности реакций с кислородом, увеличение адсорб­ ционной способности и электрические свойства .

Некоторые твердые тела, негорючие в обычном состоянии, стано­ вятся взрывчатыми или легко воспламеняемыми в тонком пылевом состоянии (алюминий, цинк, колчеданные руды и др.). Объясняется это тем, что при тонком измельчении твердого вещества образуется огромная поверхность соприкосновения с кислородом воздуха .

Увеличением поверхности вещества объясняется также усиление его адсорбционной способности, т. е. способности поверхностного слоя данного вещества поглощать молекулы газа из окружающей среды. Возникающие на поверхности частиц в результате адсорбции газовые пленки могут оказать существенное влияние на способность пылинок находиться во взвешенном состоянии, препятствуя сцепле­ нию и выпадению их из воздуха .

К важнейшим особенностям рудничной пыли относятся также ее электрические свойства.

При измельчении твердого вещества образующиеся мелкие частицы заряжаются электрическим зарядом:

частицы кислотных окислов и неметаллических веществ — положи­ тельно, а основных окислов и металлов — отрицательно. Электри­ зация пылевых частиц происходит в результате адсорбции ионов из газовой среды и трения частиц о твердую поверхность или друг о друга. Знак и величина заряда пылинки оказывают существенное влияние на пылеосаждение. При разноименном заряжении частицы притягиваются друг к другу, слипаются, коагулируются и быстрее оседают из воздуха, и наоборот, при одинаковом заряде частицы взаимно отталкиваются, затрудняется их коагуляция и- осаждение из воздуха .

§ 2. Источники пылеобразования в рудниках Основными источниками образования пыли в рудниках являются следующие производственные процессы: бурение шпуров (скважин), взрывные работы, доставка руды, погрузочно-разгрузочные опера­ ции, перепуск руды по рудоспускам, транспортирование руды по от­ каточным выработкам .

Пыль, образующаяся при бурении, характеризуется широким диапазоном размера частиц — от крупных пылинок размером 1—2 мм до тончайшей пыли размером в доли микрона. В рудничную атмосферу обычно поступает пыль, размер частиц которой менее 10 [л. Крупные частицы или сразу падают на почву выработки, или оседают из воздуха через весьма непродолжительное время .

Количество и степень дисперсности образующейся при бурении пыли зависят от крепости и влажности пород, способа бурения, глубины и направления шпура, типа перфораторов, формы и диаметра буровых коронок, а также от качества их заправки, давления сжа­ того воздуха и расхода воды .

При бурении в крепких породах как общее количество образу­ ющейся пыли, так и выход тонкодисперсных ее фракций в несколько десятков раз больше, чем при бурении в мягких породах .

При забуривании в воздух поступает в несколько раз больше пыли, чем в ходе нормального бурения. Это объясняется неблагопри­ ятными условиями улавливания пыли при забуривании шпуров и лучшими условиями пылеулавливания при заглублении их вслед­ ствие увеличения времени контакта пыли с водой при длинном шпуре .

По этой же причине пылеобразование при бурении нисходящих шпу­ ров меньше, чем при бурении восстающих и горизонтальных шпуров .

Значительный рост пылеобразования наблюдается при бурении скважин или шпуров большого диаметра. По данным А. Е. Ергалиева [17], увеличение диаметра коронки менее чем в 1,5 раза вызывает почти трехкратное возрастание пыли в забое из-за недостаточного количества промывочной жидкости .

На относительный выход мелких фракций пыли существенно влияет бурение с затупленным буром. Как показали исследования докт. техн. наук Л. И. Барона, выход тонкодисперсной пыли при бурении затупленным буром может возрасти в 2—3 раза. Кроме того, при бурении важно иметь постоянное высокое давление сжатого воздуха, так как при этом значительно уменьшается выход мелких фракций пыли .

Запыленность воздуха после взрывных работ и особенно после взрыва достигает огромных величин. По данным исследований кафедры рудничной вентиляции ЛГИ, запыленность воздуха в забое через 15 мин после взрыва достигает 120 000 пылинок в 1 см3, и даже через 1 ч после взрыва концентрация пыли в рудничном воздухе составляет 18 000—20 000 частиц в 1 см3. В момент взрыва в руд­ ничную атмосферу поступает не только пыль, образующаяся при взрыве, но и пыль от других производственных процессов, ранее осевшая на стенки выработки .

Количество образующейся при взрывных работах пыли зависитот физико-механических свойств пород, количества и качества рас­ ходуемого ВВ, метода взрывной отбойки, относительной влажности воздуха, влажности стенок выработок и т. п. Образующаяся после взрывных работ пыль отличается особой вредностью. Это объясняется ее высокой дисперсностью, а также присутствием в газо-пылевом облаке продуктов взрыва, которые значительно усиливают вредное действие пыли .

При погрузочно-разгрузочных операциях образуется меньше пыли, чем при буровых и взрывных работах. Кроме того, она еще и сравнительно крупна. Однако при интенсивной работе погрузочных машин, отсутствии орошения и плохой вентиляции возможно появле­ ние значительных концентраций мелких фракций пыли в рудничном воздухе. По данным В. В. Дьякова [35], при скреперной доставке сухой магнетитовой руды в рудничную атмосферу поступало до 9 гпыли на 1 m руды, причем около 80% этого количества пыли (по весу) имело размеры частиц менее 10 р. При погрузке той же руды со скреперного полка в рудничную атмосферу выделялось до 15 г пыли на 1 т руды, из которых около 60% частиц размером менее 10 р .

При люковой погрузке средняя запыленность воздуха на рабочем месте у люка при отсутствии обеспыливающих мероприятий дости­ гает 15—25 мг1м3 .

Значительное количество пыли может образоваться также при движении вагонеток по откаточным выработкам и при их разгрузке в подземные бункера. Особенно интенсивное пылеобразование наблю­ дается при отсутствии эффективных противопылевых мероприятий при транспортировании сухой руды в выработках с относительно большими скоростями движения воздуха .

На ряде рудников основным источником запыления рудничной атмосферы является перепуск руды по капитальным рудоспускам .

Рудоспуски соединяют откаточные выработки нескольких горизонтов и эксплуатируются при одновременной разработке месторождения на нескольких этажах. Обычно в один рудоспуск разгружают руду с 2—3 горизонтов. При такой организации работ в разгрузочных камерах происходит образование большого количества пыли. По дан­ ным института Гипроникель [16], на Тырны-Аузском руднике при одновременной разгрузке руды с двух горизонтов запыленность воздуха в разгрузочных камерах достигла 450 мг/м3. Так как раз­ грузочные камеры непосредственно сопрягаются с эксплуатацион­ ными горизонтами, то высокое пылеобразование у рудоспусков повышает общерудничную запыленность воздуха .

На рудниках имеется еще целый ряд других пылеобразующих процессов, которые могут в совокупности вызвать повышение запы­ ленности рудничного воздуха (разборка забоев, закладочные работы, очистка выработок, сортировка руды и т. п.). Указать средние уровни запыленности воздуха при каждом из этих процессов в от­ дельности затруднительно, так как они обычно совмещаются с дру­ гими процессами .

§ 3. Профессиональная вредность рудничной пыли Рудничная пыль одна из основных профессиональных вредностей .

В зависимости от минералогического состава она может быть ядо­ витой и неядовитой. К первой относится пыль свинцовых, ртутных, мышьяковых и некоторых других минералов, ко второй — пыль органических и неядовитых минеральных веществ (уголь, руды и разные горные породы) .

Даже неядовитая пыль при значительной ее концентрации ока­ зывает на человека вредное воздействие. Она засоряет и раздражает слизистые оболочки глаз, кожу, верхние дыхательные пути и вызы­ вает различные легочные заболевания. Легочные заболевания, вызываемые действием пыли, известны под общим названием пневмокониозы. По разновидности пыли различают еще специальные на­ звания этой болезни: силикоз, вызываемый действием кремнистой пыли; сидероз, вызываемый железорудной пылью; асбестоз, вызыва­ емый асбестовой пылью, и т. п .

Наиболее тяжелая форма пневмокониоза — силикоз, который не только поражает легкие, но и вызывает функциональные нарушепия и изменения ряда важных органов и систем организма человека:

нервной системы, кровообращения, пищеварения, сосудистой си­ стемы и т. д .

Различают три формы силикоза: медленнотекущий, быстротеку­ щий и поздний силикоз. Наиболее распространена первая формаг которая развивается в течение долгих лет.

При этом различают три стадии заболевания со следующими клиническими призна­ ками:

первая — общий озноб, одышка при значительном физическом напряжении, ослабление подвижности грудной клетки, легкий сухой кашель;

вторая — явно укороченное дыхание, частые боли в груди,, одышка при умеренном физическом напряжении, кашель сухой или с мокротой;

третья — одышка даже в состоянии покоя, боли в груди, кашель с мокротой .

Переход из одной стадии в другую при этом происходит в течение ряда лет. Для быстродействующей формы силикоза характерен крайне быстрый переход одной стадии в другую. Известны случаи (при высоких запыленностях воздуха и большой агрессивности пыли), когда летальный (смертельный) исход наступал через 2— 2,5 года после начала работы в пылевой атмосфере .

Третья форма — поздний силикоз, характеризуется тем, чтозаболевание развивается спустя много времени после того, как человек находился в контакте с агрессивной пылью .

Течение силикоза может сопровождаться различными осложне­ ниями. Наиболее серьезен туберкулез. В этом случае болезнь при­ обретает форму силикотуберкулеза. Из других осложнений силикоза можно назвать пневмонии, астматические явления, иногда гастрит .

Развитие силикоза может быть приостановлено в самом начале его возникновения, если организм не будет находиться в контакте' с запыленной атмосферой .

При обнаружении силикоза первой стадии трудящиеся должны немедленно переводиться на работу, не связанную с пьтлеобразоваиием .

Заболеваемость пневмокониозами зависит от целого ряда факто­ ров. Для удобства рассмотрения принято их разделять на факторы, связанные с непосредственной причиной болезни, и факторы, спо­ собствующие развитию заболевания .

Наиболее важными факторами первой группы являются веще­ ственный состав пыли, размеры ее частиц и концентрация пыли в рудничном воздухе. Рудничная пыль имеет сложный минералоги­ ческий состав. Действие различных видов минеральной пыли на ор­ ганизм человека неодинаково. Наиболее вредна пыль, состоящая полностью или в значительной части из свободной S i0 2, поэтому вредность неядовитых пылей принято оценивать по процентному содержанию в них S i0 2. Чем это содержание выше, тем более сили­ козоопасна рудничная пыль .

Следует отметить, что вредность пыли, содержащей свободную S i0 2, значительно возрастает, если она еще содержит частицы био­ логически активных веществ (молибдена, свинца, ртути, мышьяка, радиоактивных веществ и некоторых других ядовитых элементов) .

В то же время присутствие в пыли частиц глинозема, гипса, извест­ няка ослабляет вредное действие кварцсодержащей пыли .

При оценке вредности пыли важное значение имеет ее дисперс­ ность как фактор, в значительной мере определяющий проникно­ вение пыли в легочную ткань .

В настоящее время доказано, что вредной для здоровья является пыль, размер частиц которой меньше 5 ц; наиболее же вредна пыль « размером частиц 1 ц и менее.

Особенностью этой мельчайшей с пыли является:

1) чрезвычайная медленность оседания — частица размером в 1 ц опускается в спокойном воздухе на 1 м за 14 ч и в 0,1 и —, за 4 дня;

2) безразличие по отношению к водным преградам — водяным завесам, слоям воды;

3) способность проникать в альвеолярную область .

Долгое время существовала теория, что субмикроскопические частицы (размер частиц менее 0,25 ц), свободно проникая в легкие, не задерживаются в них и поэтому безвредны для организма. Ис­ следованиями докт. мед. наук Е. А. Вигдорчик доказана ошибоч­ ность этой теории. Задержка ультрамикроскопических частиц квар­ цевой пыли в легких составляет от 57 до 90% [22].

Значительно позже эти выводы были подтверждены работами зарубежных ученых:

X. Д. Ландаля, Р. Германа и др. Такая роль тонкодисперсных фракций пыли вызвала у некоторых работников производства со­ мнения в эффективности противопылевых мероприятий, которые мало способствовали улавливанию тонкодисперсных частиц пыли. Это является следствием недоучета весового количества пыли в развитии фиброзного процесса .

Экспериментальными работами последних лет доказано, что пылевые частицы размером менее 1 ц обладают значительно меньшей способностью вызывать развитие силикоза, чем более крупные пылевые частицы .

Важное значение в этом отношении имеют работы докт. мед .

наук Е. В. Хухриной, которая доказала, что основное значение в развитии пневмокониоза имеет масса введенной пыли, а не число пылевых частиц. При одинаковой массе вдыхаемой пыли силикоз возникает быстрее от пыли дисперсностью 2—3 ц. При одинаковом числе пылевых частиц заболевание происходит только в том случае, когда общее количество пыли имеет определенный вес. Таким обра­ зом, основное значение для возникновения силикоза имеет масса воздействующего вещества .

Вредность пыли в отношении заболевания силикозом оценивается также в зависимости от концентрации ее в подземных выработках .

При высоких концентрациях во вдыхаемом воздухе пыли с большим содержанием S i0 2 проявления силикоза наблюдаются ранее, чем через пять лет, чаще через два-три года работы. По этой причине содержание пыли в воздухе должно быть строго ограничено .

В Советском Союзе установлены следующие нормы предельно допускаемой концентрации пыли (мг/м3) в атмосфере подземных горных выработок:

Пыль, содержащая более 70% свободной S?Ог - 1 Пыль, содержащая от 10 до 70% свободной S i0 2.... 2 Асбестовая пыль и пыль смешанная, содержащая более ]0°/ асбеста.. 2 Пыль барпта, апатита, фосфорита, цемента (содержащего ме­ нее 10% S i0 2)... 5 Пыль угольная п угольно-породная, содержащая более 10% свободной S i0 2

Пыль угольная, не содержащая свободной S i0 2 10 Факторы, способствующие возникновению и развитию заболева­ ния пневмокониозами, могут быть следующие:

1) неблагоприятные метеорологические условия, в частности переохлаждение и связанные с ним частые простудные заболевания, снижающие сопротивляемость органов дыхания к воздействию пыли;

2) содержание в воздухе токсических газов окиси углерода, окислов азота, сернистого газа, радона и других ядовитых примесей;

3) тяжелая физическая работа, вызывающая повышенную венти­ ляцию легких и усиленное отложение в них пыли;

4) неблагоприятный режим труда (частые случаи сверхурочных работ, неиспользование отпусков и т. п.);

5) неблагоприятные бытовые условия .

Глава IV

ПЫЛЕВЕНТИЛЯЦИОННАЯ СЛУЖБА И МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ

ЗАПЫЛЕННОСТИ РУДНИЧНОГО ВОЗДУХА

§ 1. Организация пылевентиляционной службы на рудниках Согласно существующим положениям, на всех действующих и строящихся рудниках организуется пылевентиляционная служба (ПВС). Кроме проветривания рудника на службу ПВС возлагается контроль за состоянием запыленности рудничной атмосферы и осу­ ществление противопылевых мероприятий, а также разработка и внедрение новых, более совершенных мероприятий по профилак­ тике пиевмокониоза .

Существуют две формы организации ПВС: первая — построена с учетом выполнения всех функций этой службы (при этом пылевая лаборатория и респираторное хозяйство находятся в составе ПВС);

при второй функцию контроля запыленности рудничного воздуха осуществляет персонал ВГСЧ; ПВС не имеет в своем составе пылевой лаборатории. Эту форму применяют преимущественно на угольных шахтах, а также на некоторых горнорудных предприятиях (напри­ мер, на шахтах Криворожского бассейна и Урала). Общее руковод­ ство ПВС в обоих случаях осуществляет главный инженер предпри­ ятия (рудника, шахты). Численность персонала ПВС устанавливается в зависимости от объемов работ и в соответствии с принятой формой ее организации. При первой форме организации в состав ПВС входят:

начальник пылевентиляционной службы, один или два его замести­ теля, мастера ПВС, работники пылевой лаборатории, обслужива­ ющий персонал респираторной и соответствующий штат крепиль­ щиков, газомерщиков и слесарей .

Основным звеном в проведении противопылевых мероприятий на руднике является пылевая лаборатория. На нее возлагают контроль за соблюдением требований противопылевого режима и осуществлением противопылевых мероприятий на руднике. Штат лаборатории устанавливают в зависимости от объема работ .

На рудниках с небольшой производственной мощностью штат лаборатории состоит из начальника лаборатории и одного пробоотборщика-контролера. На рудниках со средней производственной мощностью в штате лаборатории кроме начальника имеются один лаборант и два пробоотборщика; на рудниках с большой производ­ ственной мощностью — два лаборанта и четыре пробоотборщикаконтролера. На должность начальника лаборатории назначаются только лица, имеющие высшее техническое образование, обладающие знанием промышленной санитарии и опытом работы в пылевой лабо­ ратории. На должность лаборантов назначаются лица, имеющие среднее образование и стаж работы в этой области .

Штат пробоотборщиков-контролеров комплектуется из лиц, рабо­ тавших в шахте и имеющих образование не ниже 7 классов средней школы .

§ 2. Методы контроля запыленности рудничного воздуха Для контроля запыленности рудничного воздуха предложено довольно значительное число различных методов и приборов. Для удобства рассмотрения они могут быть классифицированы следующим образом [7]:

А — методы исследования с выделением дисперсной фазы из аэро­ золя:

1 — фильтрация с определением весовых показателей (весовой метод);

2 — преципитация с определением счетных показателей (счетный метод);

Б — методы исследования без выделения дисперсной фазы из аэро­ золя: фотоэлектрические; электрометрические; оптические; радиа­ ционные .

На горных предприятиях наибольшее применение имеют методы группы А й в основном фильтрации (весовой метод). Счетный же ме­ тод (преципитация, седиментация) используют как вспомогательный для характеристики запыленности воздуха. В последнее время начинают применять фотоэлектрические и электрометрические методы определения запыленности воздуха .

А. Методы исследования с выделением дисперсной фазы из аэрозоля

1. Метод фильтрации (весовой метод) с получением весовых показателей является основным методом пылевого контроля. Он положен в основу действующих норм предельно допустимой концен­ трации пыли и является единственно обоснованным в гигиеническом отношении. Сущность метода заключается в следующем. Через предварительно взвешенный фильтр протягивается определенный объем воздуха, пыль из которого оседает на фильтре. Привес фильтра определяет количество пыли, содержащейся в воздухе, прошедшем через фильтр. Разделив этот привес на объем протянутого воздуха, определяют весовое содержание пыли в единице объема воздуха .

При определении запыленности воздуха весовым методом исполь­ зуют следующую аппаратуру: 1) для отбора проб: пылеприемник с фильтром, аспирационный прибор, реометр для определения скорости просасываемого воздуха; 2) для анализов: аналитические весы, сушильный шкаф, эксикатор, термометры .

Эффективность весового метода в основном определяется каче­ ством принятого фильтра, который должен отвечать следующим условиям: обладать высокими фильтрующими свойствами, т. е .

давать небольшой проскок пыли через фильтр; иметь небольшой собственный вес, чтобы получать достаточную точность взвешивания при малой навеске пыли; быть гидрофобным, чтобы исключить влияние влажности воздуха на вес фильтра; требовать минимальное время на подготовку и обработку .

В практике рудничного пылевого анализа применяют ватные, бумажные, тканевые и кристаллические фильтры .

Ватные фильтры широко используют при определении запылен­ ности воздуха в угольных шахтах; материалом фильтра является ме­ дицинская обезжиренная гигроскопическая вата (по ГОСТ 5556—50) .

Эти фильтры обладают сравнительно небольшим сопротивлением и довольно высокими фильтрующими качествами. Однако ватные фильтры вместе с аллонжами имеют большой собственный вес и кроме того они гидрофильны .

В качестве бумажных фильтров используют беззольные плотные фильтры с голубой полоской диаметром 125 мм. Их чаще приме­ няют в химических лабораториях.

Преимущества этих фильтров:

возможность получения большой точности при взвешивании, так как нет необходимости в совместном взвешивании фильтра с аллон­ жем; возможность набора многих проб одной или двумя-тремя металлическими аллонжами; упрощение операции зарядки аллон­ жей и контроля за сопротивлением; получение более высокой эффек­ тивности в улавливании мелких фракций пыли .

Однако бумажные фильтры гидрофильны .

В наибольшей степени указанным выше требованиям отвечают фильтры АФА-В-18 и АФА-В-10 (аналитический аэрозольный фильтр для весового анализа с рабочими поверхностями 18 и 10 см2) из ткани ФПП-15. Преимущества этих фильтров: 1) хорошие фильтрующие свойства, обеспечивающие высокий коэффициент улавливания пыли;

2) гидрофобность; влажность воздуха не влияет на его вес при взвешивании, что дает возможность избежать сушки и ограничиться взвешиванием фильтра до и после взятия пробы пыли; 3) небольшой вес (40—60 мг), что позволяет брать минимальную навеску пыли (1—2 вместо 6 мг другими фильтрами); 4) значительное сокращение времени взятия пробы при ее низких концентрациях (20—30 мин вместо 2—3 ч ватными фильтрами при той же скорости просасывания воздуха через фильтр); 5) возможность протягивания воздуха в ко­ личестве до 100 л/мин\ 6) стойкость материала фильтра к химическим агрессивным средам, хорошая растворимость в органических раство­ рителях типа дихлорэтан и ацетон; 7) возможность определения дисперсного состава пыли .

Из кристаллических фильтров следует отметить летучие нафта­ линовые фильтры, которые успешно применяют для отбора проб в угольных шахтах. Важным их качеством является снижение температуры первичной обработки пробы с 105 до 78° С. Это имеет значение при операциях с тонкодисперсной угольной пылью, вес которой заметно изменяется при длительной сушке при температуре 105° С .

Достоинства нафталиновых фильтров: возможность применения при любых концентрациях пыли в воздухе с получением результатов высокой точности; возможность одновременного получения весового показателя и характеристики дисперсного состава пыли .

Пьтлеприемники (аллонжи) изготовляют из стекла или металла .

Для ватных фильтров применяют стандартные стеклянные аллонжи цилиндрической формы с притертыми пробками. Металлические аллонжи применяются при использовании бумажных и тканевых фильтров. На рис. 21 показан металлический аллонж ЦНИГРИ № 2, предназначенный для взятия проб на запыленность воздуха с помощью фильтра АФА-В-18. Патрон состоит из корпуса 1 и пяти насадок 2 диаметром 42, 35, 20, 15 и 10 мм. Насадки обеспечивают правильный отбор пробы при скоростях движения воздушного потока от 0,1 до 15 м/сек. Для нафталиновых фильтров применяют специ­ альные аллонжи большого и малого размеров. Большой аллонж (рис. 22, а) используют для получения пробы пыли в количествах, достаточных для химических, минералогических или дисперсометрических исследований. Он состоит из цилиндра 1 диаметром 40 мм, днища 2 и сетчатой крышки 3. Малый аллонж (рис. 22, б) конструк­ ции докт. техн. наук П. Н. Торского используют для определения весовых концентраций пыли и для дисперсометрических исследова­ ний. Он состоит из втулки 1 диаметром 15 мм и штуцера 2, ввинчи­ вающегося в эту втулку. Днище аллонжа состоит из перфорированного диска 3 и сетки с размерами ячеек 200 меш. Для просасывания воздуха через фильтр используют эжекторы, различные воздухо­ дувки, электрические пылесосы, а также приборы типа АЭР (руднич­ ный аспирационный эжекторный прибор). Наиболее удобны для шахт­ ных условий эжекторы. Они просты по конструкции, при работе

Рис. 21. Схема металлического аллонжа ЦНИГРИ

дают достаточное разрежение и могут быть применены с фильтрами большого сопротивления. На рис. 23 показана схема эжектора конструкции ЦНИГРИ. Конструкция эжектора позволяет подклю­ чать к нему при взятии проб до четырех патронов с фильтрами .

При работе рудничных пневматических машин возможны резкие изменения давления в воздухопроводе, которые оказывают отрица­ тельное влияние на работу эжекторов. Для устранения этого недо­ статка Ф. П. Дорош и А. В. Высоцким (Центральная лаборатория Криворожского ВГСЧ) разработан эжектор с регулятором давления •) Заказ 135. 65 (рис. 24), рассчитанный на нормальную Работу при минимальном давлении сжатого воздуха 2 ати. Избыточное даМение свыше 2 ати сбрасывается через регулятор давления [16] .

Эжектор состоит из Крана 1 с вийтом 2 для регулировки сжатого воздуха, поступающего в эжектор, фибровой прокладки 3 уплотня­ ющей место соединения кр^на с корпусом 4 эжектора сопла 7. В Корпусе заварен штуцер 5 для подключения всасывающего шланга. В пе­ реднюю часть корпуса ввинчивается диффу­ зор 6. В корпус крана вмонтирован регулятор

–  –  –

постоянного давления S, который соединен с камерой сжатого воз­ духа. В воздушную магистраль эжектор подключают отрезком трубы 6 с набором гаек .

Рис. 23. Схема эжектора конструкции ЦНИГРИ:

1 — корпус; 2 — сопло; 3 — диффузор; 4 — гайка; 5 — контргайка; 6 — штуцеры На рис. 25 показан малогабаритный эжектор конструкции МакНИИ. Принцип работы этого прибора основан [54] на просасывании запыленного воздуха через пылеприемшш 1 эжектором 2, питаемым сжатым воздухом от магистрали 5. Прибор подсоединяется к магистрали сжатого воздуха через пробковый кран включения 4 шлангом 5 иглодержателя 6 с медицинской иглой диаметром 2—2,5 мм, которой прокалывается стенка рукава. Скорость просасывания изме­ ряют ротаметром и регулируют вращением эжектора путем измене­ ния расстояния между ним и соплом. Время набора проб фиксируют секундомером, который автоматически включается и выключается при поворотах крана включения. Прибор имеет небольшой вес (650 г) и габариты (35 X 100 X 150 мм) .

Из аспираторов, питающихся электрической энергией наиболее удобен прибор конструкции ленинградского завода «Красногвар­ деец». Принцип его работы основан па просасывании запыленного воздуха через пылеприемник электровоздуходувкой, который состоит из воздуходувки ротационного типа с бачком для масла и син­ хронного двигателя. Общий вид аспиратора показан на рис. 26 .

В приборе выходная колодочка 1 служит для присоединения сетевого шнура, тумблер 2 — для включения и выключения аппарата, предохранительный клапан 4 — для предотвращения перегрузки электродвигателя при малых скоростях просасывания воздуха, штуцер 5 — для присоединения резиновых трубок с пылеприемниками, ротаметр 6 — для измерения скорости просасывания воз­ духа, ручки вентилей ротаметров 7 — для регулирования скорости просасываемого воздуха, клемма 8 — для заземления прибора и винты 9 — для крепления панели к кожуху. Все узлы аппарата смонтированы па металлическом шасси с панелью и заключены в металлический кожух с крышкой. Прибором одновременно можно отбирать четыре пробы. При отсутствии у мест отбора проб магистрали трубопровода сжатого воздуха и электрической сети применяются Рис. 25. Общий швд ( а ) и схема устройства (б) мало габа ритиого эжекторного пылеиаборника конструк­ ции МакНИН Рис. 26. Аспи­ ратор для от­ бора проб воз­ духа конструк­ ции ленинград­ ского завода «Красногвар­ деец»

$ аспирационные приборы типа АЭР. Эти приборы отличаются от обыч­ ной установки для отбора проб пыли тем, что в них присасывание запыленного воздуха через пылеприемник осуществляется эжекто­ ром, питающимся сжатым воз­ духом из баллона емкостью 2 л. На рис. 27 показаны общий вид и схема устройства прибора АЭР-4М, изготовляе­ мого в производственных ма­ стерских ЦВГС г. Донецка .

Все части прибора помещены в металлический футляр с руч­ кой для переноски и нашей­ ным ремнем. Этими же мастер­ скими изготовляются более совершенные конструкции при­ боров — типа АЭРА (автомати­ ческий рудничный эжекторный аспиратор). Принцип действия

–  –  –

Чистые фильтры и фильтры с пылью взвешивают на аналитических весах. Лучшими из них признаны весы АДВ-200, которые предна­ значены для особо точного взвешивания .

Последнее время в практике работы рудничных лабораторий широко применяют торзионные весы (ВТ-50, ВТ-100, ВТ-200, ВТ-500, ВТ-1000). Для взвешивания фильтров наиболее удобны весы ВТ-100 (рис. 29). Они имеют две шкалы: от 0 до 50 мг и от 50 до 100 мг .

Техника опробования запыленности рудничного воздуха при использовании ватных фильтров сводится к следующим операциям:

подготовке аппаратуры, взятию проб пыли и их обработке .

Подготовка аппаратуры состоит в приготовлении аллонжей для взятия проб и выполняется в следующем порядке. Прежде всего тщательно промывают и протирают необходимое число аллонжей. Затем развешивают вату на порции по 1,5—2 г каждая при работе с аллон­ жами конструкции НИГРИзолото и по 0,5— -0,8 г при работе с аллон­ жами Института гигиены труда и профзаболеваний АМН СССР .

После этого в каждый аллонж за­ кладывают взвешенную порцию ваты. Вата в аллонжах должна быть набита с одинаковой плотностью, по­ этому после ее закладки все запол­ ненные ватой аллонжи проверяют на сопротивление, т. е. на плотность набивки ватой. Проверенные алон- 30. Ящик для транспорти­ жи сушат в сушильном шкафу до по­ рования аллонжей стоянного веса. После сушки ал­ лонжи перекладывают из сушильного шкафа в эксикаторы и в тече­ ние 2 ч охлаждают. Охлажденные аллонжи дважды взвешивают .

Их вес записывают в лабораторный журнал и затем укладывают в специальный ящик для транспортирования. На рис. 30 показан ящик для транспортирования аллонжей .

г

Рис. 31. Схема установки для набора проб пыли в аллонжи:

1 — аллонжи; 2 — эжектор; з — реометр Для взятия пробы пыли прибор для протягивания воздуха под­ ключают к источнику энергии. Затем резиновой трубкой его соеди­ няют с выходным отверстием реометра, устанавливаемого на опре­ деленную скорость просасывания воздуха (обычно 15— л/мин) .

-20 После этого к выходному отверстию реометра резиновой трубкой присоединяют аллонж. Схема установки для набора проб пыли в аллонжи показана на рис. 31. Начало и конец взятия пробы отмечают по секундомеру. Продолжительность взятия пробы устана­ вливают в зависимости от степени запыленности.воздуха. Чем меньше концентрация пыли в воздухе, тем больший объем воздуха следует пропускать через аллонж для получения достаточного привеса фильтра, гарантирующего точность взвешивания. Однако привес не должен быть менее 6 мг (минимально необходимый привес для аллонжа с ватным фильтром) .

После взятия проб аллонжи укладывают в ящик и доставляют в лабораторию, где все аллонжи закладывают в сушильный шкаф или в вакуумный аппарат ВА-2. После сушки аллонжи переклады­ вают из сушильного шкафа в эксикатор. Охлажденные аллонжи взвешивают на аналитических весах .

Для контроля взвешивание производят дважды с точностью до 0,2 мг. Затем подсчитывают концентрацию пыли (в мг/м3) .

При использовании негигроскопических фильтров из стеклянной ваты или минерального волокна, что допускается ГОСТ 5609—50, аллонжи доводят до постоянного веса двукратным просушиванием в эксикаторе в течение 15 мин; после отбора проб аллонжи должны находиться в эксикаторе не менее 2 ч. В остальном — все операции по анализу запыленности воздуха остаются такими 'же, как описано выше .

При использовании бумажных беззольных фильтров применяют два метода определения веса уловленной пыли: доведением фильтра до постоянного веса; сжиганием фильтра .

Первый из этих методов применяют для пылей, изменяющих свой вес при прокаливании, а второй — для пылей, состав которых не изменяется при прокаливании .

2. Метод преципитации (счетный метод). Для более полной гигиенической оценки пыли, кроме определения ее весового содержа­ ния, необходимо также устанавливать размер частиц и их число в единице объема воздуха. Поэтому кроме весового метода приме­ няется счетный метод определения запыленности воздуха. Из всех разновидностей счетного метода в практике пылевого контроля наи­ большее применение получил метод, основанный на определении концентрации пылевых частиц счетчиками ударного действия (ме­ тод преципитации). При этом применяют приборы: струйный счет­ чик № 1 конструкции Харьковского института гигиены труда и профзаболеваний, циркулярный счетчик ТВК-3 конструкции проф. II. Н. Торского и других, счетчик конструкции НИГРИзолото, кассетный счетчик БГГ-4 конструкции А. В. Бричкина, А. Н. Генбача и Л. С. Гребенщикова, кониметр Цейсса и др .

Общим принципом устройства этих счетчиков является исполь­ зование энергии удара струи воздуха, протягиваемого с большой скоростью через узкую щель, по поверхности помещенного на его пути покровного стекла .

Фиксация пыли на покровном стекле происходит либо за счет конденсации влаги (струйный счетчик № 1, ТВК-3), либо за счет липкой среды (СН-2, кониметры Цейсса и Котце) .

На рис. 32 показан счетчик ударного действия № 1. Он более прост по конструкции и состоит из увлажнительной трубки 2, го­ ловки прибора 2, трехходового крана 3 и поршневого насоса 4 емко­ стью 50 см3. Увлажнительная трубка представляет собой цилиндр диаметром 30 мм и длиной 150 мм. При таком диаметре обеспечи­ вается скорость всасывания воздуха на входе трубки 0,4 м/сек .

Внутренняя поверхность трубки облицовывается влажной фильтро­ вальной бумагой. Увлажнительная трубка привинчивается к головке

Z *

прибора и сообщается с ней через узкую щель 5 шириной ОД мм и длиной 10 мм. Внутри головки имеется цилиндрическая охлажда­ ющая камера 6 с основанием диаметром 10 мм и высотой 1 мм .

Основанием камеры служит покровное стекло, которое вставляется в головку прибора перед набором пробы воздуха. Головка прибора соединена с насосом трехходовым краном. Счетный метод определе­ ния запыленности воздуха состоит из следующих последовательно выполняемых операций: подготовки аппаратуры, забора проб пыли и обработки взятых проб. Подготовку и проверку аппаратуры произ­ водят в лаборатории и заключается она в проверке чистоты просвета щели, степени чистоты покровных стекол и исправности действия насоса .

Перед отбором пробы отвинчивают увлажнительную трубку и помещают в нее смоченную чистой водой фильтровальную бумагу;

закладывают в головку прибора покровное стекло. Приготовленный таким образом прибор вносят в испытываемую атмосферу и при опре­ деленном положении трехходового крана производят несколько «холостых» качаний поршня насоса, чтобы увлажнительная трубка наполнилась исследуемым воздухом. Затем быстро переключают кран в рабочее положение и одним или несколькими энергичными качаниями поршня протягивают определенный объем воздуха .

После этого извлекают из головки прибора покровное стекло и на­ клеивают его на предметное стекло .

Взятые пробы пыли обрабатывают следующим образом. Предмет­ ное стекло с наклеенным покровным стеклом устанавливают на сто­ лике микроскопа. Вначале при малом увеличении 120 (объектив 8 х, окуляр 15) отыскивают пылевую дорожку, затем приступают к подсчету пылинок. Подсчет пылинок производят с масляной им­ мерсией при увеличении 1350 или 900. При этом пользуются сетчатым окуляр-микрометром, который представляет собой круглое стекло с нанесенной на нем квадратной сеткой. Вначале определяют, сколько пылинок содержится в среднем в одной полоске квадратиков по всей ширине дорожки. Для этого подсчитывают пылинки в четырех-пяти таких поперечных полосках по длине пылевой дорожки и, просумми­ ровав затем общее число пылинок в них, делят эту сумму на 4 или

5. После этого производят подсчет пылевых частиц в 1 см3 воздуха по формуле где п — число пылевых частиц в 1 см3 воздуха;

N — среднее число пылинок в одной полоске квадратиков на ши­ рине пылевой дорожки;

S — возможное число поперечных полосок, укладывающихся по всей длине пылевой дорожки;

q — количество воздуха, протянутого через прибор, см3 .

Величина S определяется как частное от деления длины пылевой дорожки на длину стороны малого квадратика (ширина полоски) .

Длина пылевой дорожки постоянна и равна 10 мм или 1000 р, а длина стороны малого квадратика окуляр-микрометра опреде­ ляется объект-микрометром. При обработке пылевого препарата обычно одновременно с подсчетом числа пылинок определяют их раз­ меры. При совместном проведении этих операций удобно пользо­ ваться счетно-измерителыюй окулярной сеткой докт. мед. наук Е. А. Вигдорчик, которая позволяет одновременно вести подсчет числа частиц и производить измерение их в каждой поперечной по­ лоске пылевой дорожки .

Метод о п р е д е л е н и я дисперсности пыли с помощью фильтра ФПП-15. Вместо счетчиков № 1, ТВК-3, СН-2 и других приборов для определения дисперсного ТА состава шДДймоДют бь!ть использован тот же фильтр ФПП-15, при­ меняемый Для весового анализа. Метод определения дисперсности пыли с ^пользованием этого фильтра разработан лабораторией вентиляции п борьбы с пылью ЦНИГРИ и заключается в следу­ ющем. Берут кружочки фильтра ФПП-15 и прессуют при давлении 130 кГ!см2« Заражают ими нужное количество кассет. Фильтры при этом не взвешиваются, в чем нет необходимости. Записывают номера

–  –  –

кассет в соответствующий журнал. По окончании взятия проб на пыльность воздуха весовым методом вынимают из патрона кассету со взятой пробой, а вместо нее вставляют кассету с невзвешенным фильтром для счетной пробы. Устанавливают скорость просасывания через фильтр (15—20 л/мин). Время взятия пробы определяется в зависи­ мости от концентрации пыли в воздухе. При этом можно пользо­ ваться данными, приведенными ниже .

Предполагаемая пыльность воздуха, мг/м*. 0,5—1 2—3 3—7 8—11 12—20- 20—50 Время взятия пробы пыли, мин 3 3—2 2—1 1,5 1 1—0,5 При высокой запыленности воздуха пробу достаточно брать в течение нескольких секунд, в противном случае получается конгло­ мерат, и подсчет пылинок под микроскопом затруднителен .

После взятия проб кассеты с фильтрами доставляют в лаборато­ рию и приготавливают пылевые препараты. Вынимают фильтр из кас­ сеты и, разрезав его пополам, кладут каждую половину на два пред­ метных стекла так, чтобы пылинки находились между фильтром .

На каждом предметном стекле пишут номер и дату взятия пробы .

Наливают в стеклянный стакан 2 воду (рис. 33) и в него ставят стакан 3 меньшего диаметра, на дне которого налит ацетон 5. Подо­ гревают на электрической плите 7 воду 6 в стакане до температуры 70° С. Во время подогрева стакан с ацетоном следует закрывать, чтобы пары ацетона не выходили наружу. Затем предметное стекло 4 с половинками фильтра на металлической подставке 1 помещают в стакан с ацетоном. Под действием паров ацетона фильтры просвет­ ляются, превращаясь в прозрачную пленку .

После этого полученные препараты просматривают под микро­ скопом и определяют размер пылинок, как в обычном препарате от счетчика № 1 или других счетчиков .

Б. Методы исследования без выделения дисперсной фазы из аэрозоля Рассмотренные методы исследования аэрозоля с выделением дисперсной фазы не позволяют сразу на месте замера получить необходимые данные и не дают возможности вести пылеопробованпе непрерывно. Кроме того, при отборе п обработке проб практически возникают искажения, которые могут существенно влиять на досто­ верность получаемых результатов. В последние годы все большее развитие получают новые методы исследования аэрозоля — без выделения дисперсной фазы из аэрозоля. К ним относятся оптиче­ ские, фотометрические, электрические и радиационные методы. В на­ стоящее время известны следующие приборы, основанные на этих методах определения запыленности воздуха: поточный ультрамикро­ скоп ВДК-4, разработанный Институтом физической х и м и и АН СССР;

фотопылемеры Ф-1 и Ф-2 конструкции МакНИИ; электронный конпметр типа ЭКТМ конструкции проф. П. Н. ТорскогоиЛ. К. Мисюнас и ЭК-4 конструкции М. И. Волкова и Л. К. Мисюнас; элек­ тронный пылемер типа ЭПЦ конструкции ЦНИГРИ; переносный электрорадиационный пылемер ПРП-3 конструкции Е. Ф. Бурцева, С. И. Луговского, Г. В. Никулина, А. Ф. Хивренко и И. А. Редько .

Поточный ультрамикроскоп ВДК-4. Принцип поточного ультрамикроскопирования, на котором основан прибор ВДК-4, заключается в подсчете с помощью микроскопа «вспышек», возникающих в момент прохождения частицами пыли ярко освещенной зоны в специальной кюветке, через которую протягивается исследуемый воздух. Разде­ лив общее число наблюдаемых «вспышек» на объем протянутого через кюветку воздуха, определяют число частиц, приходящихся на единицу объема .

Прибор ВДК-4 позволяет также определять дисперсный состав взвешенной пыли, что осуществляется с помощью серого фотометричоского клина, вводимого на пути лучен, освещающих счетное поле .

При определенном положении фотометрического клина вспышки частиц, размер которых ниже определенного предела, делаются невидимыми. Чем меньше освещенность счетного поля, тем крупнее частицы, которые остаются видимыми и регистрируются наблюда­ телями. Подсчитывая последовательное число частиц при несколь­ ких положениях клина, производят разбивку ча- g стнц на фракции по сте­ пени их крупности. Об­ бщий вид и схема устрой­йства этого приоора пока _ п запа на рис. 34 .

Рис. 34. Общий вид (г/) и принципиальная схема устройства (б) прибора ВДК-4:

I — кюпетк. II — оснститсль; III — микроскоп; IV — счетчик объема Кюветка состоит из двух стеклянных трубочек, вмонтированных в металлическую оправу. В ней во время подсчета частиц аэрозоля поддерживается непрерывный поток исследуемого воздуха .

Осветитель состоит из патрона и конденсорных линз. Между конденсорными линзами помещен фотометрический клин, пластинка со щелями и светофильтр из нейтрального серого стекла НС-3 .

Счетчик служит для измерения объема аэрозоля, прошедшего через внутренний канал кюветки за время подсчета частиц. Счетчик объема включают в работу поворотом трехходового крана 1 в начале подсчета вспышек в положение, при котором воздух, пройдя кюветку, идет только через счетчик. По окончании подсчета пово]зотом крана жидкость запирают и измеряют объем по изменению уровня жид­ кости в стеклянной градуированной трубке. Реометр 2 предназначен для измерения скорости потока аэрозоля в кюветке в момент подсчета вспышек. Скорость потока регулируется микрокраном 3. Кран 4 служит для продувки кюветки перед каждым подсчетом числа ча­ стиц, во время которой аэрозоль в кюветке заменяется. Поточный ультрамикроскоп ВДК-4 позволяет вести подсчет частиц размером около 0,05 (ы Кроме того, этим прибором возможно быстро получать .

данные о запыленности воздуха непосредственно на рабочем месте .

При этом продолжительность определения запыленности воздуха составляет 3—5 мин .

Рис. 35. Электронный пылемер типа ЭПЦ кон­ струкции ЦНИГРИ

Электронный пылемер ЭПЦ (рис. 35) конструкции ЦНИГРИ является переносным прибором, предназначенным для измерения запыленности воздуха на рудниках и обогатительных фабриках .

Прибор позволяет определять запыленность воздуха в пределах от 0,2 до 100 мг/м3 и имеет два диапазона измерения — от 0 до 10 мг/м3 и от 0 до 100 мг/м3. Принцип действия этого прибора основан [78] на измерении флюктуаций электрического заряда пылинок, проходящих через канал датчика. Полученный сигнал усиливается электронным усилителем, интегрируется, а затем реги­ стрируется показывающим прибором или электронным самопишу­ щим потенциометром. Он состоит из трех основных узлов .

Первый узел — собственно аппарат 2, в корпусе которого раз­ мещены: усилитель, выполненный на полупроводниковых триодах;

генератор калиброванных сигналов «Калибратор»; лицевая панель, на которой размещены измерительный прибор и ручки управления (рис. 36); рессивер с электрическим вакуумметром; батареи питания, которые служат источником питания электрической энергии .

Второй узел — датчик 2 состоит из головки, через канал кото­ рой просасывается запыленный воздух; электрометрического кас­ када, выполненного на электрической лампе ЭМ-5 и эммитерного повторителя на полупроводниковом триоде П13Б. Датчик соеди­ няется с корпусом ЭПЦ пятижильным кабелем 5 и резиновым шлан­ гом 4 .

Третий узел — аспирационное устройство, состоящее из рессивера, который расположен в корпусе прибора, и ручного вакуум­ ного насоса 5, который служит для создания в рессивере разрежения в 400 мм pm. cm. Вакуумный насос соединяется с рессивером рези­ новым шлангом, который надевается на штуцер рессивера. Рессивер соединяется с головкой датчика посредством шланга 4 с краном .

Рпс. 36. Лицевая панель электронного пылемера типа ЭПУ:

К — ьалибропь'с аппарата; Л — анод; В — вакуум в рессивере;

Н — накал лампы Порядок работы с прибором при определении запыленности воздуха следующий: прежде всего необходимо подготовить прибор к работе, для чего надо произвести внешний осмотр аппарата; вклю­ чение в прогреЕ прибора; проверку напряжения накала и кали­ бровку аппарата; проверку анода и герметичности вакуумной системы (рессивера насоса шлангов) .

Внешний осмотр прибора производится для выявления механи­ ческих повреждений. Для прогрева прибора переключатель рода работ 1 (см. рис. 36) устанавливается в положение И (измерение), а тумблер 2 — в положение «вкл» (включено) .

После прогрева в течение 2—3 мин стрелка измерительного прибора должна быть в положении «нуль». Если это не произойдет, то вращением ручки 3 стрелка устанавливается «на нуль». Для про­ верки напряжения накала переключатель рода работ 1 устанавли­ вается в положение Н (накал). При этом стрелка измерительного прибора должна совпадать с риской на шкале прибора; в про­ тивном случае она устанавливается ручкой 4 (регулировка на­ кала) .

При проверке калибровки тумблер переключения диапазонов 5 ставится в положение «10 мг/м3», а переключатель рода работ 1 — в положение «К» (калибровка). Стрелка измерительного прибора при этом должна установиться в пределах синего участка К по шкале прибора. Устанавливают ее в требуемое положение ручкой 6 (регу­ лятор усиления) .

Для проверки анодного напряжения переключатель рода работ 1 устанавливается в положение Л (анод). Стрелка прибора должна находиться в этом случае за красным участком А на шкале прибора .

При нахождении перед красным участком производят смену батарей питания .

Для проверки герметичности вакуумной системы переключатель рода работ 1 устанавливается в положение В (вакуум). При этом стрелка измерительного прибора должна встать на «нуль». Затем пере­ крывают кран на резиновой трубке, соединяющей рессивер с датчи­ ком прибора, и насосом откачивают воздух из рессивера до тех пор, пока стрелка установится в пределах зеленого участка В шкалы прибора. После проверки герметичности рессивера кран открывается и рессивер заполняется воздухом. Стрелки измерительного прибора должны возвратиться «к нулю».

На этом подготовка прибора к работе заканчивается, и приступают к замерам, для чего:

1) в зависимости от запыленности воздуха в месте замера тумблер 5 устанавливается либо в положение «10 мг!мН, либо «100 мг/м3»;

2) после этого, установив переключатель рода работ 1 в положе­ ние И ручкой 3 стрелка измерительного прибора устанавливается на «нуль»

3) затем переключатель рода работ 1 устанавливается в положе­ ние В, перекрывается кран на резиновой трубке и откачивается насосом воздух из рессивера до тех пор, пока стрелка измерительного прибора не займет положение в пределах зеленого участка В на шкале. Создав необходимое разрежение в рессивере, переключа­ тель рода работ 1 устанавливается в положение И (измерение) .

При этом стрелка измерительного прибора должна встать точно на «нуль». После этого датчик прибора берется в левую руку так, чтобы насадок датчика был направлен навстречу потоку запыленного воздуха, а правой рукой открывается кран. При этом происходит просос воздуха через канал датчика, во время чего стрелка прибора отклоняется до некоторого положения и возвращается к нулю .

Максимальное отклонение стрелки указывает по шкале прибора запыленность воздуха в данной точке (в мг/м3), что записывается в журнал в таком же порядке .

При переходе из одной точки в другую (на каждом новом месте) необходимо производить один-два холостых замера для продувки .

Это делается для избежания возможной ошибки в результате оседа­ ния пыли в канале датчика. Относительная влажность воздуха в месте замеров Не должна превышать 85% .

По окончании работ необходимо в лаборатории канал датчика продуть. Это производится присасыванием чистого воздуха как и при обычном взятии проб .

§ 3. О порядке контроля запыленности воздуха на рудниках Контроль за состоянием запыленности рудничного воздуха на руднике осуществляют набором проб по специальному плану, который составляется на каждый месяц начальником ПВС и утвер­ ждается главном инженером рудника. Набор проб воздуха произво­ дят в строгом соответствии с «Инструкцией по определению запы­ ленности рудничного воздуха» .

В соответствии с Инструкцией пробы воздуха для анализа на его запыленность должны набираться во всех силикозоопасных забоях не реже двух раз в квартал, в силикозоопасных очистных забоях — не реже одного раза в месяц, а в других местах пылеобразования — не реже одного раза в квартал .

Места взятия проб воздуха устанавливаются начальником ПВС совместно с начальником участка, согласовываются с командиром ВГСЧ (при нахождении пылевой лаборатории в составе газоаналитнческой лаборатории) и утверждаются главным инженером рудника .

При отборе проб необходимо руководствоваться следующими ука­ заниями Инструкции .

1. При больших разностях в скорости просасыванпя воздуха через фильтр и скорости движения вентиляционного потока произ­ водить их уравнивание, применяя насадки различного диаметра (табл. 4) .

2. Скорость просасыванпя воздуха через фильтр не должна пре­ вышать 85 л1мцн, так как при большой скорости возможен проскок мелких пылинок .

3. Минимальная навеска пыли при взятии проб беззольным и ватным фильтрами должна быть не менее 6 мг, а при взятии проб фильтром АФА-В-18 — 1—2 мг .

4. Набор проб при бурении шпуров перфораторами следует производить в зоне дыхания работающих на расстоянии 2—3 м от забоя, при этом патрон или аллонж должен находиться вне зоны действия выхлопа перфоратора и струи свежего воздуха, поступа­ ющего в забой по вентиляционной трубе. Выходное отверстие патрона должно располагаться навстречу пылевому потоку .

5. При работе породопогрузочных машин патрон должен быть расположен в зоне дыхания машиниста .

6. В восстающих выработках пробы необходимо набирать на ра­ бочем полке; патрон необходимо устанавливать на высоте 1,5 м от полка. Выходное отверстие патрона должно быть обращено к центру забоя и под небольшим углом наклонено вниз для исклю­ чения попадания в него бурового шлама и капелек воды .

6 Заказ 135 .

Таблица 4

–  –  –

* Насадка диаметром 10 м м применяется при взятии проб в трубопроводах, и т. п., где имеют место большие скорости движения воздуха. На горизонте скреперования пробы должны набираться у ра­ бочего места скрепериста на расстоянии 1 м от него. Патрон уста­ навливается навстречу воздушной струе на высоте 1—1,5 м от почвы .

8. На горизонте грохочения пробы набираются на расстоянии 2 м от крайнего действующего грохота на высоте 1,5 м от почвы .

9. В откаточных выработках в местах погрузки руды из люков пробы должны набираться в зоне дыхания люкового (если он нахо­ дится в одном месте) или за люком на расстоянии 2 м от него по ходу вентиляционной струи .

По каждому участку рудника должен вестись журнал учета результатов анализов проб воздуха на запыленность. Главный ин­ женер шахты не реже одного раза в квартал должен просматривать сто и давать необходимые указания по обеспечению санитарной нормы запыленности воздуха на участках .

Глава V МЕРОПРИЯТИЯ ПО БОРЬБЕ С РУДНИЧНОЙ ПЫЛЬЮ

Наиболее важной задачей оздоровления условий труда горно­ рабочих является организация действенной борьбы с пылью на горных предприятиях. Решением этой задачи занимается большое число научно-исследовательских, академических, санитарно-гигиенических медицинских, физико-химических и других институтов, а также специалистов производства. Они проводят большую работу по раз­ работке и внедрению эффективных средств и методов борьбы с руд­ ничной пылью. Координирует эти работы Центральная комиссия по борьбе с силикозом при ИГД им. А. А. Скочинского. Для борьбы с силикозоопасностыо на горнорудных предприятиях применяют комплекс инженерно-технических, медико-санитарных, социальнобытовых и организационных мероприятий .

§ 1. Инженерно-технические мероприятия по борьбе с рудничной пылью К инженерно-техническим мероприятиям относят: 1) бурение с промывкой; 2) бурение с промывкой пылесмачивающими раство­ рами; 3) сухое пылеулавливание; 4) орошение газо-пылевых обла­ ков в момент взрыва; 5) гидрообеспыливание при погрузочноразгрузочных работах; 6) деятельную вентиляцию; 7) системы раз­ работки, отличающиеся значительным снижением пылеобразования;

8) разработку и применение новых способов пылеулавливания, основанных на современных методах физики и физической химии;

9) индивидуальную защиту с помощью респираторов .

Для обеспечения успеха борьбы с пылью все эти мероприятия должны осуществляться комплексно, так как отдельное мероприятие практически не может обеспечить устойчивого снижения запылен­ ности рудничного воздуха до санитарной нормы .

В этом отношении представляет практический интерес опыт некоторых рудников Криворожского бассейна, а также предприятий по добыче полиметаллических руд, где благодаря комплексному применению мероприятий запыленность рудничного воздуха была снижена до санитарных норм, т. е. до 1—2 мг/м3 .

Борьба с пылью при буровых работах При буровых работах осуществляют целый ряд противопылевых мероприятий .

Бурение шпуров и скважин с промывкой водой (так называемое мокрое бурение) пока основное средство пылеподавления при буро­ вых работах. Специальными постановлениями оно узаконено как обязательное для всех рудников, ведущих буровые работы по рудам и породам, содержащим свободную S i0 2. Для промывки шпуров и скважин при бурении применяют два способа: осевую и боковую подачу воды. На отечественных рудниках применяют преимущест­ венно осевой способ. Осевой способ широко применяют на рудниках ЮАР, Австралии, Канады и т. д .

При осевом способе вода подается через специальную водопод­ водящую трубку, расположенную по оси перфоратора, и затем поступает в канал буровой штанги. Выходя через отверстие в головке бура, вода омывает забой шпура .

При соблюдении всех технологических условий бурения с про­ мывкой шпуров и скважин при осевом способе подачи воды может быть значительно снижена запыленность рудничного воздуха. Однако на практике еще часто наблюдаются случаи нарушения технологии бурения, что снижает эффективность пылесмачивания. Для правиль­ ного бурения и повышения эффективности пылесмачивания необ­ ходимо руководствоваться специальной инструкцией * .

Инструкция составлена применительно к условиям перфора­ торного бурения с осевой подачей воды и содержит три группы требований: к перфораторам; к бурам и к промывочной воде.

Основ­ ные требования инструкции сводятся к следующему:

1) каждый перфоратор должен быть снабжен водяным шлангом диаметром не менее 15 мм, краником, размещенным на расстоянии не более 0,3 м от перфоратора, и автомасленкой;

2) водоподводящая трубка должна иметь отверстие на выходе диаметром не менее 3—3,5 мм для ручных перфораторов и 3,5— 4 мм для колонковых и телескопных перфораторов;

3) хвостовики буров должны иметь точно определенные размеры по диаметру и длине применительно к каждому типу перфораторов;

отверстие хвостовика бура должно иметь сечение, обеспечивающее свободный вход трубки;

4) буровая сталь должна иметь канал диаметром не менее б мм, проходящий строго по оси;

5) зазор между буровращающей втулкой и хвостовиком бура у работающего перфоратора не должен превышать 1,6 мм;

6) используемая для промывки вода не должна содержать взве­ шенных твердых или илистых частиц, быть кислотной и заряженной микробами; при использовании шахтной воды ее необходимо предва­ рительно осветлять и производить бактериальную очистку;

7) расход воды при бурении должен быть постоянным и соста­ влять: для ручных перфораторов не менее 3 л/мин, для колонковых и телескопных — 5 л!мин. Давление воды у перфораторов должно быть на 0,5—1 am ниже давления сжатого воздуха .

Для подачи воды при забуривании и бурении шпуров в требуемом количестве институтом Унипромедь разработано автоблокировочное устройство, схема которого показана на рис. 37. Оно размещается 154] в крышке цилиндра перфоратора и состоит из корпуса 7, крышки, ступенчатого золотника 2 с уплотнителем 3 и пробкового крана 4 с рукояткой 3. В корпусе крышки имеется кольцевой паз 6, соединя­ ющийся с отверстием 7 для подвода сжатого воздуха к цилиндру перфоратора. Шланг для подачи воды вворачивается в отверстие 8 ступенчатого цилиндра 9, а гибкий шланг, подводящий сжатый воздух к перфоратору, — в отверстие 10 с противоположной стороны цилиндра. Ступенчатый цилиндр со стороны отверстия 8 при помощи канала 11 соединяется с кольцевой выточкой 12, предназначенной для подвода воды в промывочную трубку и далее в шпур. В золотнике 2 высверлены два взаимно перпендикулярных и соединяющихся между собой отверстия 13 и 14, предназначенные для подвода сжатого воздуха во время работы перфоратора .

* Временная инструкция по перфораторному бурению шнуров с промыв­ кой. Металлургиздат, 1950 .

Применение этого устройства значительно повысило эффектив­ ность борьбы с пылыо при буровых работах .

Соблюдение всех требований Инструкции при бурении обеспе­ чивает не только снижение запыленности воздуха, но и повышение его производительности. Так, наблюдениями ЛГИ на апатитовом руднике им. С. М. Кирова установлено, что при сухом бурении на 1 м шпура затрачивалось 12,3 мин, а при бурении с осевой про­ мывкой 8,2 мин. По данным Б. П. Преображенского, в результате внедрения нормализованного режима бурения на Никитовском руднике стоимость бурения на 1 т руды снизилась на 15%, а произ­ водительность труда повысилась на 20% .

Рис. 37. Схема автоблокировочного устройства для перфораторов конструкции Унипромедь При б о к о в о м способе промывки вода подается в канал бура (минуя перфоратор) через боковые отверстия в хвостовике бура при помощи особой муфты, надеваемой на бур. Этот способ промывки применяют на рудниках ГДР. На металлических рудниках Совет­ ского Союза боковой способ промывки применяют только на ряде рудников цветной металлургии и шахт угольной промышленности .

При боковом способе по сравнению с осевым повышается эф­ фективность улавливания пыли в связи с устранением аэрации воды; исключается возможность попадания воды в перфоратор и вымывание смазки из цилиндра; отсутствует необходимость в стро­ гом ограничении давления воды; улучшается общая санитарногигиеническая обстановка на рабочем месте, так как вода не раз­ брызгивается и отсутствует туманообразование. Однако при боко­ вом способе промывки усложняется и удорожается заправка хво­ стовиков буров, а также понижается прочность хвостовиков, вызываемая сверлением в них отверстий .

Эффективность боковой промывки в значительной степени опре­ деляется конструкцией муфты. Муфта должна состоять из минималь­ ного числа деталей, не пропускать воду между буром и обтюратором, легко сниматься и надеваться на штангу и не создавать большого сопротивления вращению бура .

На рудниках цветной металлургии и шахтах Кизеловского угольного бассейна до последнего времени широко применяли муфты с фасонным резиновым обтюратором *, разработанные П. Н. Торским и М. И. Волоховым. Однако эти муфты* имеют следу­ ющие конструктивные недочеты: 1) недостаточную плотность в месте сопряжения с вращающейся штангой, приводящую к утечкам воды;

2) небольшой срок службы резинового уплотнителя; 3) частые по­ ломки из-за отрыва штуцера до шву [17] .

Для дальнейшего усовершенствования бокового способа про­ мывки в лаборатории по борьбе с силикозом Кизеловского филиала ВУГИ разработаны три опытные конструкции муфт: М-1, М-2 и М-3 .

Для выбора наиболее целесообразной муфты лабораторией были проведены сравнительные испытания. Одновременно для сравнения технико-экономических показателей испытывали также муфты кон­ струкции ИГД АН Каз. ССР. Результаты испытания п ри в еден ы в табл. 5 .

Из табл. 5 видно, что средние скорости бурения при использова­ нии муфт конструкции Кизеловского филиала ВУГИ колеблются от 6,6 до 7 см!мин, причем наибольшая скорость получена при буре­ нии с применением муфт М-1 с уплотнительными кольцами УК-1 и УК-2. В тех же условиях скорость бурения с муфтами конструкции АН Каз. ССР составила 6,2 см/мин. Срок службы уплотнителей УК-1 и УК-2 вдвое больше по сравнению с уплотнительным устрой­ ством муфт конструкции АН Каз. ССР .

Исследованиями установлено, что лучшие показатели у муфты М-1 с уплотняющими устройствами УК-1 и УК-2; они просты по конструкции и обеспечивают достаточное уплотнение .

Важное значение в повышении эффективности мокрого бурения имеет правильная организация промывки, при которой исключалось бы соприкосновение с воздухом частиц пыли в момент их образова­ ния. Это может быть достигнуто созданием у забоя шпура устойчи­ вой водяной подушки. Для исключения попадания в воздух тонко­ дисперсных частиц достаточно даже тонкой водяной пленки на забое шпура. НИГРИ разработана конструкция специальной коронкипробки, у которой зазор, образуемый ею со стенками шпура, значи­ тельно меньше. Благодаря образованию водяного затвора в забое шпура при бурении этими коронками-пробками измельчение породы происходит в водяной среде, в результате чего бурение происходит без выделения пыли .

–  –  –

Выход трудносмачиваемой тонкодисперсной пыли можно умень­ шить применением кольцевых коронок. Мелкие фракции пыли обычно образуются в центральной части шпура, где при бурении долотчатой коронки порода подвергается значительному переизмельчению. Применение кольцевых коронок позволяет избежать такого переизмельчения породы, значительно уменьшить выход тонкодис­ персной пыли и удалить около 20% выбуренного объема породы в виде керна, а также повысить скорость бурения .

Проведенные на Лениногорском, Маслянском и Белоусовском рудниках испытания показали, что применение кольцевых коронок снижает запыленность воздуха при бурении в 1,5 раза и повышает производительность труда бурильщика на 35—45% [17] .

Наиболее трудно поддаются промывке восстающие шпуры из-за сильного разбрызгивания воды, стекающей по буру вниз .

Для предохранения бурильщика от разбрызгивания воды разра­ ботан целый ряд водоулавливающих приспособлений. На рис. 38 показано водоулавливающее приспособление, применяемое на руд­ никах Лениногорского комбината .

Бурение с промывкой пылесмачивающими растворами. Пылеулав­ ливающее действие воды при мокром бурении относится в основном к крупным фракциям пыли. Мелкая пыль вследствие сильно выражен­ ного поверхностного натяжения, которым отличается вода, смачи­ вается ею недостаточно. Поэтому значительная часть такой силикозо­ опасной пыли выносится из шпура и остается в воздухе во взвешен­ ном состоянии .

Для устранения этого недостатка к промывочной воде добавляют специальные реагенты, увеличивающие ее смачивающую способность .

Повышение пылесмачивающей способности воды под действием реагентов связано с двумя их свойствами: способностью понижать поверхностное натяжение воды и адсорбироваться па поверхностях минеральных частиц, повышая тем самым их смачиваемость. Поверх­ ностное натяжение дистиллированной воды при температуре 20° С составляет 73 эрг/см2. Смачивающие добавки понижают поверхност­ ное натяжение при нормальной температуре до 30 эрг/см2 .

В настоящее время приме­ / няют следующие виды смачива­ телей: мылонафт, сульфосмачиватели (контакт Петрова, пекаль, сульфаиол), неиоиогенные смачи­ ватели (ОП-7, ОП-Ю, ДБ) и др .

Мыл оиа фт состоит из смеси нафтеновых кислот, натрие­ вых солей, минерального масла и воды. По ОСТ 4936 мылонафт сорта А должен содержать не ме­ нее 50% нафтеновых кислот, а сорта Б — не менее 43 %. В же­ сткой воде он дает клеевидный осадок, состоящий из нераствори­ мых кальциевых и магниевых со­ лей. Образование этого осадка при большой жесткости воды легко приводит к полной заку­ порке трубопровода. Поэтому мылонафт применяется при же­ сткости воды до 2° Один градус жесткости равен содержанию Рис. 38. Водоулавллвающие при­ в воде соединений кальция или способления Лениногорского поли­ магния, эквивалентному 10 мг/л металлического комбината: (СаО) или 14 мг/л (MgO). Обычна*1 1 — втулка; 2 — направляющий хомут; применяемая концентрация его з — корпус; 4 — хомут 0,1—0,5% по весу .

К о н т а к т П е т р о в а — это сложная смесь различных ве­ ществ, из которых смачивающее действие оказывают сульфокислоты, содержащиеся от 24 до 50%. Применим при жесткости воды не выше 8° Рациональные концентрации 0,25—0,5% .

Н е к а л ь по химическому составу представляет бутил-нафталин-сульфонат натрия. По внешнему виду это серовато-желтая паста, хорошо растворимая в воде и дающая устойчивую пену .

С у л ь ф а и о л — желто-коричневая паста или порошок. Д° химическому составу — смесь натриевых солей алкилбензолсульф^ кислот. Стандартным продуктом считается сульфаиол, содержащий 50% сухого активного вещества. Применим при жесткости воДК1 не выше 4° Целесообразная концентрация сульфанола 0,15— 0,2 % .

Недостатком всех этих смачивателей является их свойство давать осадок при растворении в воде .

Смачиватели ОП-7, ОП-Ю и ДБ относятся к неионогенным соеди­ нениям, представляют собой весьма поверхностно-активные вещества .

По внешнему виду они представляют маслообразную вязкую жидкость или пасту коричневого цвета. Хорошо растворяются даже в очень жесткой воде без образования осадка .

Смачиватели ОП-7 и ОП-Ю имеют резкий неприятный запах гнили, что затрудняет их применение в подземных выработках .

Наибольшее применение на горных предприятиях получил смачи­ ватель ДБ .

Смачивающие добавки, предложенные для применения в шахтах, должны удовлетворять следующим техническим требованиям [75]:

1) быть безвредными, не иметь неприятного запаха и не быть горю­ чими; 2) легко растворяться в воде; 3) быть применяемыми при жесткости воды до 35°; 4) не вызывать коррозии трубопроводов и бурового оборудования; 5) не оседать из раствора при обычных температурах не менее 4—5 суток; 6) эффективная концентрация смачивателя в водном растворе не должна превышать 0,1—0,2%;

7) иметь поверхностное натяжение водного раствора при концентра­ ции 0,1% не выше 30—40 эрг/см2 .

За последние годы различными научно-исследовательскими орга­ низациями институтами проведены исследовательские работы па изучению эффективности применения смачивателей для борьбы с рудничной пылыо. Эти исследования показали, что запыленность воздуха в забое при переходе с промывки водой на промывку раство­ рами смачивателей снижается в среднем (в весовом выражении) в 1,5—1,7 раза. Необходимой предпосылкой применения смачивате­ лей является нормализация процесса мокрого бурения. При ненор­ мализованном процессе осевой промывки возможны случаи, когда применение смачивателя может даже привести к некоторому повы­ шению запыленности воздуха в забое по сравнению с теми же пока­ зателями при промывке шпуров только водой .

Сухое пылеулавливание при буровых работах получило примене­ ние в рудниках, где по естественным или техническим условиям невозможно осуществить бурение с промывкой (отсутствует вода,, низкая температура и т. п.) .

В Советском Союзе сухое пылеулавливание применяют на рудни­ ках Магаданской области, Якутской АССР, Норильского комбината, на слюдяных рудниках Иркутской области и в отдельных забоях шахт Кизеловского угольного бассейна .

Несмотря на такую ограниченность применения сухое пылеула­ вливание имеет некоторые преимущества по сравнению с мокрым способом обеспыливания, а именно:

1) нет необходимости в применении на рабочем месте значительных количеств воды, чем создаются более гигиенические условия работы;

2) обеспечивается более полное улавливание мелких фракций пыли, трудно улавливаемых при бурении с промывкой;

3) увеличивается скорость бурения по сравнению с мокрым буре­ нием (по данным института Гипроникель на 10%, по данным зарубеж­ ных исследований на 20%, по данным комбината «Апатит» на 35%);

4) устраняется слеживаемость руды в «магазинах» и улучшаются условия ее разгрузки в зимний период .

Улавливание пыли при этом способе осуществляется специаль­ ными установками — сухими пылеуловителями. Создано большое число различных конструкций сухих пылеуловителей. Однако пока ни одна из них не получила широкого промышленного применения .

Это объясняется тем, что модели пылеуловителей в таком конструк­ тивном оформлении не обеспечивают нолного обеспыливания буровых работ и не вполне отвечают специфическим условиям ведения под­ земных торных работ. Они обычно рассчитаны на улавливание пыли от одного-двух перфораторов в одном забое .

Установки для сухого пылеулавливания должны отвечать следу­ ющим требованиям:

1) быть компактными, транспортабельными, надежными в работе и не требовать частых и сложных ремонтов;

2) обеспечивать работу целой смены без замены или чистки филь­ тра и разгрузки бункера от скопившейся в нем крупной пыли;

3) не требовать постоянного надзора за работой и частой регули­ ровки;

4) обеспечивать производительность труда бурильщика не ниже, чем при бурении без пылеуловителя;

5) быть применимыми в различных выработках (горизонтальных, наклонных и вертикальных) и шпурах различного направления;

6) обеспечивать улавливание всей тонкодисперсной пыли, а также возможность ее транспортирования на значительное расстояние;

7) обеспечивать высокую степень очистки воздуха при бурении шпуров в породах различной влажности и разных физико-химиче­ ских свойств .

Однако существующие конструкции пылеуловителей п о л н о сть ю не удовлетворяют указанным требованиям .

Основными конструктивными частями подавляющего большинства

-сухих пылеуловителей являются: пылеприемиик для улавливания пыли при бурении; пылепровод для транспортирования пыли;

тяговая установка для создания отсоса запыленного воздуха из шпура; пылеосадительное устройство .

Вид пылеприемиика зависит от способа отсасывания пыли из шпура. При отсосе пыли от устья шпура пылеприемник обычно пред­ ставляет собой металлический колпак, прижимаемый тем или иным способом к забою и перекрывающий устье шпура. Бур проходит оквозь колпак. К отверстию колпака присоединяется шланг, соеди­ ненный с побудителем отсасывания. Такую конструкцию имеет большинство ранее разработанных сухих пылеуловителей (СПН-5, УСПН-5, ПУ-2 и др.). Существенными недостатками этих пылеприемников являются трудность укрепления их в выработке и обеспечение герметичности прилегания колпака к забою .

При отсосе пыли из забоя шпура пылеприемное устройство выпол­ няется или в виде муфты-насадки, надеваемой на хвостовик бура, или в виде пылеприемной трубки, располагаемой по оси перфора­ тора. Недостаток бокового отсоса пыли через муфты-насадки — частые неполадки из-за забивания пылью канала бура в месте сопря­ жения его с боковым отверстием в хвостовике бура .

Этот способ отсоса через муфты-насадки применяется на некоторых шахтах ЧССР И ГДР .

–  –  –

На рудниках Советского Союза применяют центральный отсос через осевую трубку перфоратора. В качестве пьтлепровода служит резиновый шланг или металлическая труба. Тяговая установка чаще всего представляет эжектор, а у некоторых пылеуловителей вентилятор или воздуходувка различной конструкции. В качестве пылеосадительных устройств могут применяться циклоны, фильтры, а также циклоны и фильтры вместе .

В Советском Союзе исследованиями сухого пылеулавливания при бурении занимаются ЦНИГРИ, ВНИИ-1, ГИГХС, Гипроникель, ТБИОТ, Институт цветных металлов им. Калинина, ПермНИУИ, ВОСТНИИ и многие другие .

За последнее время институты разрабртали целый ряд новых конструкций сухих пылеуловителей: УПЗ-З, ВНИИ-1 М-60; ДСП-3;

СПАР-59; ПермНИУИ-4; ПО-4м; СПН-7; ЦСПУ-2 и др .

На рис. 39, а показана схема устройства пылеулавливающей уста­ новки УПЗ-З конструкции института Гипроникель. Отличительная особенность — работа ее основана па новом принципе коагуля­ ции пылевых частиц в акустическом поле. Это впервые применяется в Советском Союзе при конструировании сухих пылеуловителей .

Установка состоит из герметичного дюралевого сосуда, нижняя часть которого представляет бункер 1\ средняя часть 2 — коагуля­ ционную камеру, в которой установлен воздухоструйный генератор 3 типа Гартмана. В верхней части размещен четырехслойпый фильтр 4 из капроновой ткани. Сверху корпуса установлен эжектор 5 с цен­ тральным соплом .

Принцип действия установки заключается в следующем [54]: под влиянием создаваемого эжектором вакуума буровая пыль засасы­ вается через отверстия коронки и канал бура в пылеотвод перфора­ тора, откуда по пылеотводящему шлангу поступает в бункер. Здесь вследствие резкого снижения скорости движения крупные частицы пыли оседают, а мелкие продолжают свое движение вместе с потоком воздуха и попадают в коагуляционную камеру, где под действием звуковых колебаний, создаваемых воздухоструйпыми генераторами, коагулируют, укрупняются и выпадают под действием собственного веса в бункер .

Не все частицы пыли укрупняются до «критического размера», при котором скорость их оседания больше скорости движения воз­ духа в коагуляционной камере, поэтому для предупреждения выброса их в атмосферу в коагуляционной камере установлен капроновый фильтр. Последний негигроскопичен, под действием звуковых коле­ баний постоянно встряхивается и очищается от пыли. На рис. 39, б показан воздухоструйный генератор Гартмана. Во время работы сжатый воздух с большой скоростью истекает из сопла и попадает в резонатор, откуда под действием избыточного давления выталки­ вается навстречу идущему потоку. Генератор может излучать коле­ бания различной частоты и интенсивности. Установка УПЗ-З обеспе­ чивает обслуживание двух перфораторов и рассчитана на однократ­ ную разгрузку уловленной в конце смены пыли. Применение этой установки при буровых работах обеспечивает санитарную норму запыленности воздуха (2 мг/ м3) .

На рудниках Магаданской области широко применяют п ы л е у л а ­ вливающую установку конструкции института ВНИИ-1 * .

На рис. 40 показана одна из последних моделей пылеулавлива­ ющей установки М-60. Она состоит из двух фильтров: грубой 1 и тонкой 2 очистки. Конструкция фильтра грубой очистки предста­ вляет собой герметичный цилиндрический сосуд, в котором под влиянием резкого падения скорости и завихрения воздушного потока по стенке выпадает до 98% всей пыли. Фильтры обеспечивают работу бурильщика в течение всей смены без разгрузки. Второй фильтр пред­ назначен для стесненных условий работы. Фильтры выпускают емкостью 90 и 45 л .

* Всесоюзный научиолгсслсдонатолкскпп институт золота и редких метал­ лов .

Фильтр тонкой очистки — тканевый (ткань — байка чистильная, артикул 21 ГОСТ 6984—54), размещен в сосуде. Он мало отличается от фильтра грубой очистки. На крышке фильтра тонкой очистки установлен эжектор 3 с центральным соплом. Эжектор имеет набор сопел различного диаметра, что позволяет регулировать параметры эжектора в зависимости от условий работы. Установка М-60 надежна в работе, портативна и имеет небольшой вес; экономична по расходу сжатого воздуха (эжектор расходует всего 0,3 м‘/мин) .

Для выявления наиболее рационального средства сухого улавли­ вания пыли при бурении шпуров, а также оптимальных условий при­ менения отдельных установок Комиссией по борьбе с силикозом при АН СССР в 1960 г. были организованы на Березовском руднике Рис. 40. Схема пылеулавливающей установки конструкции BIIIIII-1-тппа М-00 им. С. М.

Кирова сравнительные испытания сухих пылеуловителей:

УПЗ-2 конструкции института Гипроникель; ПОГ-3 конструкции института ПермНИУИ; ДСП-3 конструкции института ТБИОТ;

М-59 конструкции института ВНИИ-1; НРП-1 и ТПУ-4 конструкции Норильского комбината .

Испытания показали, что наиболее эффективны по очистке воз­ духа от пыли установки конструкции институтов ВНИИ-1, Гипро­ никель и ТБИОТ. Испытания подтвердили преимущества системы отсоса пыли из шпура по каналу бура с применением штанг из тол­ стостенных труб и неэффективность отсоса пыли от устья шпура .

Все рассмотренные сухие пылеуловители рассчитаны на обслу­ живание одного-двух перфораторов. Даже для рудника средней производственной мощности при сухом методе пылеулавливания требуется иметь значительное число таких установок. Так, па руд­ нике Иультин Магаданской области для улавливания пыли при буровых работах применяется несколько десятков сухих пылеулови­ телей. Это осложняет организацию буровых работ, так как ежесмен­ ный монтаж и демонтаж пылеуловителей в забоях, а также уборка уловленной пыли требуют значительных затрат времени и вспомога­ тельную рабочую силу (слесарей, уборщиков пыли и т. п.). Поэтому на рудниках со значительным объемом буровых работ целесообразно применять централизованное пылеулавливание .

На рис. 41 показана установка пылеулавливания ЦСПУ-2 .

В установке предусматривается применение вакуумных водокольце­ вых насосов типа РМК. При этом для обслуживания четырех перфо­ раторов достаточно насоса РМ К -2,адля10—30 перфораторов — соот­ ветственно насосов РМК-3 и РМК-4. Пылеулавливающий бак с водой имеет диаметр 500 мм и высоту 800 мм. Губчатый орошаемый фильтр Рис. 41. Схема вакуумной пылеулавливающей установки конструкции ЦНИГРИ для группового и централизованного обеспыливания 1 —.вакуумный насос; 2 — двигатель; з — бак с водой для пылеулавливания; 41—^фильтр;

5 — ороситель; 6 — циклон для грубой очистки воздуха; 7 — бункер; 8 — пылеотводящий трубопровод; 9 — водопроводный трубопровод диаметром 300 мм из пенополиуретана имеет толщину 100 мм .

Габариты циклона для грубой очистки воздуха рассчитываются с учетом числа работающих перфораторов. Циклоны рекомендуется устанавливать ближе к забоям для недопущения проникновения пыли в пылеотводящий трубопровод и избежания его быстрого износа .

Очистка воздуха в такой установке осуществляется в три стадии:

первая — в циклоне, вторая — при прохождении через слой воды и третья — в орошаемом фильтре, расположенном на выходе воз­ духа из бака в атмосферу [69]. Остаточная запыленность воздуха, выходящего из пылеуловителя в атмосферу, по данным опытов не превышает 0,2 мг!мъ. Жидкая пульпа (смесь воды с уловленной пылью) стекает из бака в водосточную канавку выработки. Пыле­ улавливающая установка ЦСПУ-2 может применяться на шахтах с отрицательной температурой воздуха, так как вода, проходя через вакуум-насос, несколько нагревается и во время работы установки не замерзает .

Известны две схемы централизованного пылеулавливания при бурении шпуров:

1) с осаждецкем пыли в одной центральной пылеосаднтельиой установке *;

2) с отводом пыли в старые выработки или отработанные блоки ** .

В обоих случаях образующаяся при бурении пыль отсасывается из шпуров через канал бура и удаляется пневмотранспортом, который осуществляется вакуумными установками или эжекторными устрой­ ствами. Эжекторы могут быть расположены в перфораторах и встроены в пылеотводящую магистраль. При транспортировании пыли на большие расстояния (500 м и более) предусматривается

–  –  –

последовательное включение в пылеотводящий трубопровод допол­ нительных эжекционных и вакуумных устройств. Очистка запылен­ ного воздуха при первой схеме производится в пылеуловительной установке ЦСПУ-2 или другой ей аналогичной пылеосадительной установке .

При второй схеме конец пылеотводящего трубопровода выводится за перемычку выработки, предназначенной для складирования пыли .

Выходя из трубопровода, запыленный воздух теряет свою перво­ начальную скорость (она снижается с 20—30 до 0,02—0,03 м/сек) .

За счет резкого перепада скорости движения воздуха значительная часть пыли из него выпадает. Затем воздух движется в сторону вос­ стающего или скважины, по которым поднимается на вышележащий * Разработана б. Институтом Минцветметзолото (авторы К. В. Павлов, С. К. Савенко и П. Ф. Трофимов) совместно с б. НИГРИзолото (А. Ф. Сачков) .

** Разработана А. Ф. Сачковым .

нерабочий горизонт. При отсутствии в выработке восстающего или специальной скважины для окончательной очистки от пыли воздух пропускается через перемычку из комплекта матерчатых фильтров (рис. 42). Централизованное сухое пылеулавливание было испытано в производственных условиях. Одновременно работали четыре перфо­ ратора БМП-30 на один пылеотводящий трубопровод. При этом были получены высокие показатели очистки воздуха. Среднесуточная запыленность воздуха при выходе из перемычки с матерчатым филь­ тром составила 1,27 —1,3 мг/м3 .

Борьба с пылью при взрывных и погрузочно-разгрузочных работах Основным средством борьбы с пылью при взрывных и погрузочноразгрузочных работах является орошение в сочетании с деятельной вентиляцией. Орошение — один из наиболее простых, легко осуще­ ствимых и в то же время эффективных мероприятий по снижению запыленности рудничного воздуха.

Оно может быть неэффективным или малоэффективным только в случаях, когда:

1) используются оросители, не подходящие для данных условий;

2) давление сжатого воздуха или воды недостаточно для нормаль­ ной работы оросительной установки;

3) в результате неудовлетворительного обслуживания установки происходит засорение оросителей;

4) для орошения используется неочищенная шахтная вода;

5) орошение мест пылеобразования производится простым обли­ ванием водой из шланга; такой способ орошения только увеличивает расход воды и малоэффективен .

Поэтому при внедрении орошения на рудниках необходимо руко­ водствоваться специальной инструкцией [14] по применению орошения в подземных выработках, а также инструкциями по приме­ нению тех или иных конструкций оросителей .

В инструкции рекомендованы для использования в шахтных условиях следующие типы оросителей:

1) с механическим раздроблением водяной струи;

2) с раздроблением воды сжатым воздухом (оросители комбини­ рованного действия — туманообразователи) .

На горных предприятиях наибольшее распространение полумили оросители механического действия. В зависимости от принципа работы они могут быть разделены на две группы: 1) оросители вихре­ вого действия и 2) ударного действия .

У оросителей первой группы вода дробится под действием Дегь тробежной силы, развивающейся при дви/Кении воды по специаль­ ным винтовым каналам; у второй — благодаря удару струи о спе' циальный отражатель или удару струи о струю .

На рис. 43 показана схема устройства оросителя вихревого Деи" ствия конструкции МакНИИ. Ороситель работает следующим обра­ зом. Вода по штуцеру 1 и внутреннему каналу турбиики 2 поступает внутрь стакана, затем по канальцам на торцовой стороне ТурбИП КР* попадает внутрь камеры. Благодаря особому расположению каналь­ цев вода получает вихревое движение и с силой выбрасывается из отверстия сопла 3, раздробляясь на мельчайшие капельки .

Ороситель конструкции МакНИИ дает факел зонтичного типа диаметром 3 м. Дальнобойность струи 3 м. Расход воды при диаметре спрыска 2 мм составляет 1,5 л/мин .

На рис. 44 показаны конструк­ ции оросителей типа ОК-1 * (ороситель конусный, модель пер­ вая) и типа 03 (ороситель зонтич­ ный). Ороситель ОК-1 изготов­ ляется из полиамидной смолы и состоит из полого корпуса и винтообразной завихряюгцей вставки, позволяющей создать оросительный факел в виде сплошного конуса .

Ороситель типа 03 состоит из полого конуса и турбинки, изгото­ вляется также из полиамидной смолы. Он отличается небольши­ ми габаритами, малой износо­ Рис. 43. Схема устройства оросителя устойчивостью и высокой степенью вихревого действия конструкции МакНИИ диспергирования воды. Оросители этого типа выпускаются двух ти­ поразмеров: 03-1 и 03-2, имеющих различные параметры факела и разный расход воды. К оросителям ударного действия относятся оросители типа PC, ороситель конструкции Григорьева, плоскоструйные оросители конструкции МакНИИ (ПФ-75) .

На рис. 45 показан ороситель PC конструкции ЦНИГРИ. При включении его в магистраль вода поступает по трубчатому угольнику * Оросители типа ОК-1 и 03 приняты к серийному производству со II квар­ тала 1965 г. Свердловским заводом горноспасательного оборудования .

7 Заказ 135 .

в камеру распылителя и через кольцевой зазор, образуемый стержнем регулятора и кольцевым сужением диффузора, в малую цилиндри­ ческую камеру корпуса. Различные сечения канала в корпусе позво­ ляют получать переменную скорость движения струи и обеспечивают

Рис. 45. Схема оросителя типа PC конструкции ЦНИГРИ:

1 — корпус оросителя; 2 — стержень-регулятор; з — сальник;

4 — втулка; 5 — штуцер; в — угольник процесс перемешивания ее перед выбросом. Форма струи при вы­ бросе изменяется от компактной — при максимальном открытии щели до зонтичной — при ширине щели 1 мм и меньше .

Преимущества оросителей механического действия: простота конструкции; отсутствие необходимости в постоянном надзоре и регурама; 2 — металлический резервуар емкостью 500— 1000 Л13; з — туманообразующая головка; 4 — оросительная головка лировании; меньшая опасность засорения в связи с большим сече­ нием проходных отверстий .

Недостаток: меньшая степень диспергирования воды по сравне­ нию с оросителями комбинированного действия. Из оросителей комбинированного действия наиболее применимы туманообразователи конструкций ЦНИГРИ (ТОН-3, ТОН-5), Криворожского НИГРИ (НИГРИ-К-3), УНИПРОмедь (САШУ-М; НТУ-2 и НТУ-6), Иргиредмет, ИГД АН Каз.ССР и др. Туманообразователи ТОН-3 (рис. 46) и ТОН-5 (рис. 47) предназначены для пылеподавления при взрывных работах .

Туманообразователем ТОН-3 обычно пользуются в выработках, где нет водяной магистрали. Расход водй 5 л!мин, а расход сжатого воздуха 2,5 м3/мин. Размеры факела: длина 3—15 м, поперечный диаметр 1—3 м .

Соединительная и перфорированная втулки туманообразователя ТОН-5 образуют в собранном виде камеру смешения воды и воздуха .

Благодаря наличию большого числа отверстий в перфорированной втулке сжатый воздух разбивает воду в камере смешения на мель­ чайшие частицы и выбрасывает их через кольцевой зазор между регу­ лирующей головкой и втулкой .

Рис. 47. Туманообразователь ТОН-5 конструкции ЦНИГРИ:

j_ конусная гайка; 2 — головка регулирующей втулки; з — регулирующая втулка; 4 — соединительная втулка; 5 — обратный клапан; 6 — распылительная перфорированная втул­ ка; 7 — водоподводящий штуцер; 8 — воздухоподводящий штуцер Тонкость распыления воды при выбросе регулируется изменением объема воды и воздуха кранами; чем меньше отношение объема воды к объему воздуха, тем выше степень распыления .

Туманообразователь ТОН-5 дает компактный факел диаметром от 1 до 4 м, длина факела 3—15 м, расход воды 5 л/мин, а сжатого воздуха 2,5 м3/мин. Туманообразователи ТОН-5 серийно изгото­ вляются московским заводом «Геоприборцветмет» .

Туманообразователь НТУ-2 (рис. 48) предназначен для орошения пыле-газового облака, образующегося после взрыва при проходке горнокапитальных, подготовительных и нарезных выработок. Форма факела — сплошной конус, дальнобойность 20—25 м, диаметр факела 4—5 м .

На рис. 49 показана схема устройства туманообразователя типа ВВРШ (воздушно-водяной распылитель шахтный) .

Конструктивная особенность туманообразования ВВРШ и тума­ нообразователя АСШУ-М заключается в автоматическом включении под действием взрывной волны пробкового крана, жестко связанного рычагом с флажком. При взрывании шпуров ударом взрывной волны Рис. 48.

Туманообразователь НТУ-2 конструкции Унипро­ медь:

1 — накидная гайка для присоединения к магистрали со сжатым воз­ духом; 2 — внутреннее сопло; з — упорная гайка; 4 — наружное со­ пло; 5 — штуцер для подачи воды; 6 — прокладка

–  –  –

Для повышения эффективности пылеподавления методом ороше­ ния, упрощения конструкции существующих туманообразователей и улучшения их эксплуатационных качеств институтом Унипромедь и работниками производства разработан ряд новых типов оросите­ лей. Один из таких оросителей ТУ-6 показан на рис. 50 .

В оросителе ТУ-6 вода подается по внутренней трубе [65], а сжа­ тый воздух — в корпус. При этом смешивание происходит не внутри оросителя, а при истечении из него. Выходящий сжатый воздух частично эжектирует и диспергирует воду. Другая особенность оро­ сителя ТУ-6 состоит в том, что при внезапном прекращении подачи сжатого воздуха вода в воздушную магистраль не попадает, а при прекращении подачи воды — не попадает сжатый воздух .

Ороситель ТУ-6 дает высокую степень распыления воды и факел большой длины (до 10 м). Расход воды 6—8 л!мин при давлении в пределах 1 am сжатого воздуха 3 м31мин при давлении 5—6 am .

Ороситель ТУ-6 прост в изготовлении, надежен в работе, не ну­ ждается в точном регулировании при поступлении в него указанного количества воды и сжатого воздуха. Регулирование подаваемых в туманообразователь количеств воды и сжатого воздуха производится при помощи вентилей, имеющихся в водопроводной и воздушной магистралях .

Работниками Зыряновского свинцового комбината разработана конструкция универсального оросителя, позволяющего создавать при необходимости крупное распыление воды и тонкий туман .

На рис. 51 показана конструкция этого оросителя .

Крупное распыление воды в нем достигается, как и в танген­ циальном оросителе за счет вихревого движения воды; при переходе на режим туманообразования включается сжатый воздух, который разбивает воду в критическом сечении сопла Лаваля на мельчайшие частицы .

Важное преимущество оросителя в том, что на режиме туманообразоваиия, вследствие истечения водо-воздушной смеси из сопла со сверхзвуковой скоростью, динамический напор смеси создает А-А

–  –  –

эжекцию в выработке и увеличивает скорость движения общего воз­ душного потока почти в 2 раза. Длина факела водо-воздушной смеси достигает 15—18 м, Расход воды 1—4 л!мин при давлении 2—3 am и сжатого воздуха 0,8—3 м3/мин при давлении 2—6 am, Установка оросителей данного типа в скреперных ортах позволила достичь санитарных норм запыленности при скреперовании и сократить время проветривания этих выработок после взрывания негабаритов в 2—3 раза .

В подземных горных выработках требуется регулярно произво­ дить орошение:

1) стенок и кровли выработок при бурении и перед взрыванием забоя;

2) дыле-газовых облаков, образующихся при взрывных работах;

3) отбитой горной массы перед погрузкой и в процессе погрУзки;

4) отбитой руды в постоянных местах погрузки и транспорти­ рования;

5) запыленных исходящих струй, если они используются для проветривания смежных выработок;

6) вентиляционных струй на главных откаточных выработках;

7) мест постоянной разгрузки вагонеток;

8) пунктов погрузки вагонеток из люков капитальных рудо­ спусков .

Орошение стенок и кровли сухих или слегка влажных выработок производят во всех действующих забоях на протяжении 10 м от забоя перед началом бурения и на протяжении 15 м перед взрыва­ нием .

Орошение пыле-газовых облаков производят для подавления пыли и ядовитых газов, образующихся при взрывных работах. Его осуще­ ствляют следующим образом: до начала взрывания шпуров [75] в выработке с помощью туманообразователя создается водяной туман, который к моменту взрыва образует в ней сплошную завесу длиной 30— м. В момент взрыва шпуров температура воздуха в призабой­

-50 ном пространстве повышается и воздух перенасыщается водяными парами. Поступающий же в выработку холодный туман снижает температуру воздуха. Вследствие этого происходит конденсация влаги на пылинках и стенках выработки. Пыль увлажняется, коагу­ лирует, утяжеляется и выпадает из воздуха. Одновременно с осажде­ нием пыли снижается и содержание ядовитых газов, так как они частично растворяются во влажном воздухе. Для орошения пыле­ газового облака целесообразно применять оросители комбинирован­ ного действия, так как ими можно достичь необходимую степень распыления воды. При пылеосаждении большое значение имеют раз­ меры частиц водяного тумана. Наилучший эффект осаждения пыли достигается, если частицы тумана имеют размеры 15—50 ц. При час­ тицах больших размеров улавливание пыли затруднительно из-за обтекания их мелкими пылинками вместе с потоком воздуха, а при размерах частиц, меньших чем 15 ц, капли воды испаряются, не успев осесть на стенки и почву выработки .

Для эффективного и быстрого осаждения пыли расположение туманообразователей должно быть таким, чтобы струя водяного тумана была направлена навстречу движению пыле-газового облака, а факел распыленной воды полностью перекрывал сечение выра­ ботки .

На основании наблюдений установлено, что орошение пыле­ газового облака в течение 30 мин после взрыва снижает запылен­ ность в 15—20 раз, а содержание ядовитых газов — в 2—3 раза .

Высокий эффект снижения запыленности воздуха орошением достигается при использовании смачивающих добавок. Смачивающие добавки способствуют лучшему смачиванию пыли и сокращают рас­ ход воды на орошение в 2 раза и более .

В последнее время на ряде рудников широко применяют гидро­ минный способ улавливания пыли при взрывных работах. Сущность этого способа заключается в образовании водяного тумана в приза­ бойном пространстве путем взрывания заряда в жидкой среде .

При этом распыление воды осуществляется взрыванием заряда в полихлорвиниловых мешках, наполненных пылесмачивающим раствором, или взрыванием заряда в углублении — яме, располо­ женной перед забоем и наполненной этим же раствором .

В первом случае перед взрыванием шпуров несколько полихлор­ виниловых мешков (емкостью 25—30 л) наполняют водой или нылесмачивающим раствором. В каждый мешок опускают по одному патрону-боевику в водонепроницаемой оболочке. Приготовленные таким образом мешки подвешивают к кровле выработки или крепи .

Число мешков на одно взрывание принимается из расчета размеще­ ния 200.я пылесмачивающего раствора. Для создания водяного тумана по всей длине призабойной зоны мешки подвешивают в два ряда на расстоянии 2—3 м и 10—12 м от забоя. Взрывание зарядов в мешках осуществляется одновременно с зарядами во врубовых шпурах. Вода при взрыве распыляется на мельчайшие капли, обра­ зуя плотную завесу тумана .

Во втором случае также до начала взрывных работ на расстоянии 0,5—1 м от забоя в почве выработки устраивается углубление емкостью 200 л (площадь 700 X 700 мм и глубина 400 м), в которое наливается пылесмачивающпй раствор и опускается один патрон ВВ в водонепроницаемой оболочке с электродетонатором мгновенного действия или капсюлем-детонатором с огнепроводным шнуром .

Раствор распыляется непосредственно перед взрыванием врубовых шпуров. При этом образуется плотная завеса из мельчайших части­ чек водяного тумана. Этот способ подавления пыли весьма простой, не требует больших затрат, позволяет использовать большие объемы пылесмачивающего раствора при относительно высокой эффектив­ ности его действия. Так, затраты при этом способе в забое сечением 6 м2 [32] составляют 3 коп. на 1 м3 взорванной горной массы в целике. Это почти в 5 раз меньше, чем при первом способе, и не­ сколько меньше обеспыливания с помощью туманообразователей .

Орошение руды при скреперной доставке осуществляется ороси­ телями механического действия путем установки их у дучки, над скреперной дорожкой и у рудоспуска. Для повышения надежности работы оросителей применяется автоматизация процесса их включе­ ния и выключения. На рис. 52 показано автоблокировочное устрой­ ство к пневматическим лебедкам, применяемое на полиметаллическом руднике при скреперной доставке. Блокировка подачи пылесмачива­ ющего раствора к оросителям [32] осуществляется в нем за счет перемещения золотника 2, который с одной стороны полый, а с дру­ гой стороны имеет уплотнительную манжету 4 с шайбой 3. Сжатый воздух из магистрали подводится к корпусу 1 со стороны полой части золотника, а пылесмачивающий раствор — с противоположной стороны. Штуцера 5 соединяются соответственно с патрубком, под­ водящим воздух к двигателю лебедки и трубопроводу, по которому поступает вода к форсункам. Если вода не включена, то золотник под давлением сжатого воздуха перемещается в крайнее правое положение и перекрывает воздухопроводный канал к штуцеру 5, при этом двигатель лебедки не работает. При включении воды под давлением 3 am золотник перемещается в крайнее левое положение, а воздухо- и водопроводные каналы в корпусе сообщаются с каналами в штуцерах; при этом включается двигатель, а к оросителям нагне­ тается пылесмачивающий раствор .

Борьба с пылеобразованием при дроблении негабаритов осуще­ ствляется предварительным орошением стенок и кровли выработок перед взрыванием и созданием водяного тумана в момент взрыва .

При этом применяются оросители механического действия с компакт­ ной струей воды .

Рис. 52. Автоблокировочное устройство к пневматическим лебедкам 2 СЛП-7 Кроме того, пылеподавление при взрывании негабаритов может производиться применением внешней водяной забойки. Специальные исследования И. С. Поповича (Криворожский филиал ИГД им. М. М. Федорова) показали, что применение внешней забойки при взрывании негабаритов позволяет снижать запыленность воздуха в 10—12 раз. При этом оптимальное соотношение веса воды к весу накладного заряда должно быть равно 2 1 .

В качестве оболочек для патронов водяной забойки могут приме­ няться двухслойные пакеты из плотной бумаги емкостью 5—10 л, склеенные водоустойчивым клеем, или пакеты из синтетических материалов (полихлорвинила и т. д.). Для увеличения эффективности пылеулавливания необходимо, чтобы пакеты с водой имели большую площадь контакта с зарядами ВВ .

При выпуске руды из люков на период погрузки вагонетки оро­ шение производят оросителями механического действия, преимуще­ ственно оросителями конструкций МакНИИ. Работа блокируется с затвором люка .

При транспортировании сухой или недостаточно увлажненной руды и породы для предотвращения сдувания производят орошение .

Для этого на пути движения составов в отдельных местах устраивают оросительные станции для повторного орошения .

Автоматизация включения н выключения оросителей может осу­ ществляться по схеме Свердловского института охраны труда (рис. 53) с применением электромагнитного вентиля ЭМВ-2. При движении электровоз своим токоприемником замыкает контакты К Т г главного электромагнита 1. Происходит втягивание плунжера и соединенного с ним золотникового клапана, открывающего проход для воды .

При достижении плунжером крайнего верхнего положения шарико­ вая защелка стопорит клапан вентиля в открытом положении .

Рис. 53. Схема автоматического включения п.выключения при орошении груженых составов Оросительная станция включена. При дальнейшем движении элек­ тровоза токоприемник замыкает контакты К Т 2, которые подают ток в цепь электромагнита защелки 2. Колокольчик втягивается, осво­ бождает шарики и клапан под действием пружины возвращается в исходное положение, перекрывая водяную магистраль. Ороситель­ ная станция выключена. Расстояние между контактами К Т г и К Т 2 равно длине состава. Аналогичная схема с электромагнитным клапа­ ном гидроорошения, которая срабатывала от рельсового датчика, испытана на руднике им. К. Либкнехта (Криворожский бассейн) .

Испытания показали хорошие результаты [66]. Орошение и смыва­ ние пыли со стенок и кровли откаточных выработок производится передвижными оросительными установками или поливочными маши­ нами. Известно много конструкций этих машин. На рис. 54 показана схема поливочной машины, широко применяемая на полиметалличе­ ских рудниках Средней Азии .

Подача воды в распылительный коллектор (дугу с оросителями) осуществляется шестеренчатым насосом, приводимым в действие от оси полуската при движении каретки вагонетки. Производитель­ ность машины до 4800 л/ч при скорости движения электровоза 5 км/ч .

За один рейс машина поливает до 10 тыс. м2 выработки .

f f r - '- p ±i

Л 1U75

Рис. 54. Схема поливочной машины:

1 — рама; 2 — полускат приводной; з — полускат; 4 — бак емкостью 960 л; 5 — редукторв — насос шестеренчатый; 7 — коллектор с 15 оросителями; 8 — роликовая цепь; 9 _шланг Для орошения постоянных мест разгрузки и погрузки (бункеров дозаторных устройств) устанавливаются оросители механического действия. Оросители размещают с учетом конструктивных особен­ ностей и габаритов бункеров и рудоспускных устройств, но при

Рис. 55. Автоматически управляемая водяная завеса:

а — схема расположения аппаратуры: 1 — фотосопротивления ФСД; 2 — командный аппа­ рат КА; з — электроклапан ЭК-6; б — принципиальная схема автоматически управляемой водяной завесы: 1 — полупроводниковый диод Д7-Ж; 2 — конденсатор КБГ-И; 3 — сопро­ тивление МЛК; 4 — конденсатор МБМ; 5 — релеРКМ-1; 6 — бсзнакальный тиратрон ТХЗ-Б;

7 — электромагнит ПТ-100; 8 — электродвигатель СД-2; 9 — реле РПТ-100; 10 и 11 — фотосопротивление ФСД; 12 — электроклапан ЭК-6; K t — К 4 — контакты обязательном перекрытии факелами всей площади устья бункера или рудоспуска. Для получения наибольшего обеспыливающего эффекта оросители включаются в работу одновременно и действуют в течение всего времени разгрузочных операций .

Для очистки воздуха, поступающего с поверхности и проходя­ щего по выработкам, используют водяные завесы, которые устанавли­ вают в откаточных выработках всех горизонтов, на путях движения воздуха с одного участка на другой, а также на исходящих вентиля­ ционных струях .

Однако постоянно действующие водяные завесы обладают суще­ ственным недостатком. При движении по выработкам с водяными завесами рабочие вынуждены или перекрывать их, или работать в мокрой спецодежде, что может привести к простудным заболева­ ниям. Одним из средств устранения этого недостатка и повышения эффективности водяной завесы является автоматизация ее включе­ ния и выключения при движении транспорта и проходе людей, что исключает субъективное влияние человека на работу завесы .

На рис. 55 показаны общий вид и принципиальная схема автома­ тического управления водяной завесой, применяемой на некоторых полиметаллических рудниках .

Схема состоит [32] из фотосопротивления ФСД или ФСК, датчика импульсов, собранного на бесканальном тиратроне ТХ-ЗБ, реле времени Е-52, исполнительного механизма — электромагнитного клапана ЭК-6 .

В последнее время разработан новый метод осаждения пыли с помощью распыленной электризованной воды. Распыленная в вы­ работке электризованная вода, взаимодействуя с пылевыми частями, интенсифицирует осаждение тонкодисперсных фракций пыли, не захватываемых каплями обычной воды [28]. Установка для обеспы­ ливания воздушных потоков по этому методу состоит из четырех одинаковых секций, размещаемых у кровли выработки. Каждая секция включает 10 гидропневматических форсунок и устройства для электризации распыленной воды. Питание установки осуще­ ствляется от высоковольтного выпрямительного агрегата АПР-1 .

Проведенные испытания на Березовском руднике показали, что при электризации воды остаточная запыленность в 2,2 раза ниже по сравнению с орошением потока аэрозолей незаряженной водой .

При одинаковой эффективности пылеулавливания расход элек­ тризованной воды в 3—4 раза меньше, чем обычной воды. Стоимость очистки воздуха (затраты на сжатый воздух, воду, электроэнергию, заработную плату) составляет 1,1коп. на 1000 очищенного воздуха, из них 88% приходится на стоимость сжатого воздуха .

Вентиляция — как средство борьбы с рудничной пылью Вентиляция — одно из основных средств борьбы с рудничной пылью. Эффективное проветривание подземных выработок при ис­ пользовании других средств обеспыливания позволяет резко снизить запыленность воздуха как в отдельно действующих забоях, так и в целом по руднику .

Для эффективного использования вентиляции для борьбы с руд­ ничной пылыо необходимо:

1) применение не только на силикозоопасных, но и на всех шах­ тах со значительным пылеобразованием искусственного проветри­ вания подземных выработок;

2) чтобы количество подаваемого в шахту воздуха обеспечивало не только разжижение и вынос вредных и ядовитых газов, но и тон­ кодисперсной пыли;

3) чтобы в рудник поступал только чистый незапыленный воздух (согласно предварительной рекомендации отдела аэрологии ИГД им. А. А. Скочинского, запыленность поступающего воздуха при выходе его из околоствольного двора должна быть не выше 0,2 мг/м3);

4) обособленное проветривание каждого выемочного участка (блока) с отводом отработанных струй непосредственно на вентиля­ ционный горизонт .

Воздух, поступающий для проветривания в участки и блоки, должен содержать не более 0,5 мг/м3 пыли .

Подачу воздуха в шахту часто осуществляют по основным ство­ лам, служащим для выдачи горной массы, спуска и подъема людей и т. п. На промплощадке вблизи устьев этих стволов постоянно происходят разгрузка скипов, погрузка руды из бункеров в вагоны и другие операции, связанные с образованием пыли. Все это вызывает загрязнение поступающего в шахту воздуха. Так, по замерам Криво­ рожского института гигиены труда и профзаболеваний и НИГРИ, запыленность воздуха на промплощадках ряда шахт Криворожского бассейна доходит до 3 мг/м3, а в дни, когда скорость ветра достигает 4—5 м/сек, — до 5 мг/м3 .

Аналогичное наблюдается и на ряде шахт Урала. По данным Ф. Н. Рыжкова и Б. А. Семененко (институт Унипромедь), запылен­ ность воздуха, подаваемого в стволы на некоторых медноколчеданных рудниках, достигает 1—1,5 мг/м3, т. е. превышает более чем в 5 раз установленную норму (0,2 мг/м3) .

При прохождении воздуха по выработкам содержание пыли в нем возрастает до 4 мг/м3. Это, как правило, преимущественно тонко­ дисперсная пыль. Вполне очевидно, что в этих случаях снижение концентрации пыли в горных выработках до санитарной нормы в 2 мг/м3 не представляется возможным. Поэтому возникает необхо­ димость в обеспыливании подаваемого в рудник воздуха .

Институтом Унипромедь на основе проведенных исследований доказана целесообразность подачи воздуха в рудник с высоты 30— 35 м от уровня земли, так как концентрация пыли на этой высоте не превышает 0,2—0,3 мг/м3.* При этом возможны три схемы подачи воздуха (рис. 56) .

По первой схеме (рис. 56, а) воздух подается через верхнюю часть копра 1, изолированного от надшахтного здания. Источники пыли в надшахтном здании локализуются аспирационными уста­ новками с обеспыливанием отсасываемого воздуха. Для надежной изоляции станка копра от надшахтного‘здания наряду с обшивкой копра листовой сталью устанавливаются герметичные двери 2 на посадочных и грузовых площадках .

* По данным замеров Б. А. Семененко .

iio При второй схеме (рис. 56, б) воздух подается в ствол шахты ниже нулевой отметки по специальной трубе 1 высотой 35—40 м, расположенной от надшахтного здания 2 на расстоянии 50—60 м .

Рис. 5G. Схемы подачи воздуха в рудник Воздухопадающая труба соединяется со стволом 3 выработкой 4, в которой установлен вентилятор 5. Выработка 4 сообщается с калори­ ферной установкой 6 .

По третьей схеме (рис. 56, в) воздух поступает в рудник, как и при второй, через специальную воздухозаборную трубу 1, Ш сообщающуюся со стволом 2 выработкой 3. Рудник проветривается всасывающим способом. Для предотвращения поступления пыли от источников ее образования, расположенных в надшахтном зда­ нии 5 и копре 6, в устье ствола устанавливается рециркуля­ ционная воздушная завеса 4 .

Во всех вариантах предусматривается осуществление следующих мероприятий: 1) благоустройство и озеленение промплощадки; 2) си­ стематическое орошение дорог и площадки; 3) оборудование аспира­ ционных установок в местах пылеобразования в надшахтном здании .

Подача воздуха по первой схеме осуществлена на Дегтярском медном руднике. В результате проведенных работ запыленность воздуха, подаваемого в рудник, снизилась до 0,3—0,4 мг/м3. Вторая и третья схемы подачи воздуха рекомендуются для вновь строящихся рудников и шахт .

Однако наиболее целесообразным следует считать подачу воздуха в рудник по специальным вентиляционным пли вспомогательным стволам, не связанным с грузовыми околоствольными дворами. От этих стволов воздух должен доходить до рабочих мест по коротким путям, минуя возможные источники пылеобразования. Преимуще­ ство такого способа подачи свежего воздуха проверено на опыте работы ряда крупных рудников. На шахте «Гигант» для подачи воздуха в течение ряда лет используется клетевой ствол. Подача воздуха для проветривания рудника им. М. С. Кирова также осу­ ществляется по стволам, служащим только для вентиляции .

Для очистки вентиляционных потоков от пыли на шахтах (руд­ никах) широко применяют водяные завесы. Однако они не могут обеспечить снижение запыленности воздуха до требуемого уровня .

Поэтому возникла необходимость в создании эффективных средств обеспыливания вентиляционных потоков, основанных на современ­ ных методах физики и физической химии. Прежде всего необходимо отметить установки, основанные на использовании электрического метода улавливания пыли (электрофильтры). Известны несколько конструкций рудничных электрофильтров: ИЭФ-1 и НЭФ-2 кон­ струкции ИГД им. А. А. Скочинского; ЭПМ-55 — ВНИИцветмета;

ЭПО или РЭФ-10 - ИГД АН Каз.ССР и ВНИИцветмета; РИОН-3, 4 — Унипромедь и др .

В 1963 г. Центральной комиссией по борьбе с силикозом были организованы сравнительные испытания указанных электрофиль­ тров. В результате испытаний были установлены преимущества электрофильтров ЭПМ-55 и ИЭФ-2. Государственной комиссией они были рекомендованы для промышленного изготовления .

Электрофильтр ЭПМ-55 представляет собой горизонтальный двух­ полюсный аппарат, работающий в сочетании с оросительной систе­ мой. Активная часть электрофильтра (рис. 57) представляет собой систему чередующихся осадительных 3 и коронирующих 4 электро­ дов. Осадительные электроды выполнены из трубок овальной формы, установленных против каждого коронирующего электрода. Трубки собраны в одинаковые плоские пакеты (по три электрода в каждом), свободно выдвигаемые в корпус 1 фильтра со стороны входа и выхода потока воздуха. Коронирующие электроды натягиваются между осадительными электродами специальными пружинами, приварен­ ными к коромыслам 5. На входе и выходе потока воздуха фильтр снабжен сетчатыми дверцами 2, сблокированными с включением напряжения .

Вся система коронирующих электродов посредством рамы 6 опирается на опорно-проходные изоляторы 7. Вентилятор, нагне­ тая в изоляторную коробку 9 очищенный воздух, препятствует попаданию водяных капель в коробку. Влажность нагнетаемого

Рис. 57. Электрофильтр ЭПМ-55 конструкции ВГШИцветмет

воздуха снижается электрообогревателями 10. Осадительные элек­ троды и корпус фильтра заземлены и подключены к положительному полюсу высоковольтного выпрямителя питания электрофильтра .

Коронирующие электроды подключены к отрицательному полюсу .

Перед электрофильтром или на его дверцах со стороны входа воз­ духа устанавливаются форсунки, распыляющие воду навстречу движению воздушного потока .

Питание электрофильтра производится от серийно выпускаемого электроагрегата АФП-90-200. Работает электрофильтр следующим образом. Запыленный воздух перед входом в фильтр орошается форсунками, и образовавшийся пыле-водяной туман поступает ИЗ 8 Заказ 135 .

в аппарат. В электрическом поле коронного разряда частицы пыли и капельки воды получают электрические заряды и осаждаются на осадительных и частично на коронирующих электродах. Осевшая пыле-водяная смесь стекает с поверхности электрода в нижней части фильтра п далее по углублению в фундаменте — в водосточную канавку выработки. Электрофильтр ЭПМ-55 рассчитан на очистку 55 000 м31ч воздуха. В настоящее время электрофильтры этого типа внедрены на рудниках Иртышского и Лениногорского комбинатов .

Практика применения их на этих рудниках показала, что они обеспе­ чивают высокую степень очистки воздуха (до 0,2 мг/м3 и ниже) .

При этом очистка воздуха осуществляется при незначительном аэродинамическом сопротивлении (1—2 мм вод. cm.) и расходе элек­ троэнергии 0,08—0,1 квт*-ч на 1000 м3 очищенного воздуха .

Ионизированный фильтр ИЭФ-2 по сравнению с электрофильтром ЭПМ-55 является сухим и может применяться в глубоких рудниках с повышенной температурой воздуха, при ограниченных расходах воды, а также в условиях вечной мерзлоты .

Мероприятия по обеспыливанию производственных помещений и бытовых комбинатов рудников В системе профилактики пневмокониоза на рудниках важное значение имеют мероприятия по обеспыливанию производственных помещений и помещений бытовых комбинатов. Необходимо система­ тически убирать осевшую в них пыль. При этом для периодической уборки относительно небольших количеств пыли со стен и оборудо­ вания целесообразно применять передвижные установки, состоящие из вентилятора, гибкого шланга длиной 12—15 м и набора сопел;

в больших помещениях со значительными скоплениями пыли — стационарные пылеулавливающие устройства .

В помещениях бытовых комбинатов основным источником загряз­ нения воздуха является спецодежда. В некоторых случаях во время пересмены концентрация пыли в этих помещениях достигает 25— 30 мг1м3. Поэтому необходимы мероприятия по обеспыливанию спецодежды. Пыль из спецодежды удаляется с помощью специаль­ ных машин и установок по обеспыливанию .

На рис. 58 показана схема такой установки, разработанной Перм­ ским научно-исследовательским угольным институтом(ПермНИУИ)* .

Она основана на пневмомеханическом способе обеспыливания. Для очистки одежды в нем используются цилиндрические вращающиеся щетки 5, а также попеременно действующие струи сжатого воздуха, интенсивно обдувающие и встряхивающие одежду 5 о верхнюю и нижнюю решетки 1. Струи сжатого воздуха подаются соплами 2 .

Поступательное движение одежды через установку осуществляется под действием тех же пульсирующих струй и конвейера 4 .

* Канд. медицинских наук П. А. Колеватов и др. «Исследование парамет­ ров пневмомеханического способа обеспыливания спецодежды». Борьба с си­ ликозом. Сб. статен, т. V II. Изд-во «Наука», 1967 .

Ниже приведена техническая характеристика этой установки .

Производительность, шт/ч 150 Расход сжатого воздуха, м^/мин 6 Мощность электродвигателя, кет 2.8 Габариты, ле.н 2000X1120X1650 Вес, кг 600 Опытная партия установок ПермНИУИ выпущена Кизилевским рудоремонтным заводом .

Рис. 58. Обеспыливающее устройство конструкции ПермНИУИ Индивидуальная защита от пыли респираторами Для индивидуальной защиты от пыли применяют противопылевые респираторы, которыми обеспечиваются все рабочие и техниче­ ский надзор, занятые на работах, связанных с пылеобразованием .

Известно много конструкций противопылевых респираторов: РН-16;

РН-21; Ф-46, РПП-67; ПРШ-2-59; ПРБ-1, ПРБ-5 и др. Однако не все они получили практическое применение ввиду присущих нм недостатков (значительный вес; относительно большой объем мерт­ вого пространства *; неудовлетворительные лицевые части; значи­ тельный рост сопротивления вдоху в условиях большой запылен­ ности и при большой физической нагрузке и др.) .

Для дальнейшего улучшения конструкций респираторов Цен­ тральная комиссия по борьбе с силикозом установила новые требо­ вания к промышленным противопылевым респираторам .

Основные из них следующие .

1.- Респиратор должен обеспечивать:

а) очистку воздуха от пыли до содержания ее в количествах, не превышающих предельно допустимой нормы;

б) сопротивление вдоху при одностороннем движении воздуха и расходе 30 л1мин в начале рабочей смены не выше 4 мм вод. cm,, а сопротивление выдоху не более 3 мм вод. cm. для бесклапанных и 5 мм вод. cm. — для клапанных респираторов .

* Пространство между полумаской н лицом .

2. Конструкция лицевых частей респиратора должна обеспечи­ вать среднее содержание углекислого газа во вдыхаемом воздухе при работе средней тяжести не более 25% .

3. Респиратор должен ограничивать поле зрения не более чем на 25% .

4. Вес для респираторов с выделенным в самостоятельный кон­ структивный узел фильтрующим элементом должен быть не более 300 2, а для респираторов, совмещенных с корпусом лицевой части фильтрующим элементом, — не более 75 2 .

Респиратор не должен стеснять движений при работе, раздражать кожу лица; он должен удобно и надежно крепиться на голове. Стои­ мость серийных респираторов должна быть невысокой, а их эксплуа­ тация — надежной .

В последние годы созданы улучшенные конструкции противопылевых респираторов: бесклапанный респиратор ШБ-1 «Лепесток»

и клапанный респиратор «Астра-2» конструкции Института биофизики Министерства здравоохранения СССР и Института физической химии им. Л. Я. Карпова, Ф-62Ш и У-2 конструкции Министерства хими­ ческой промышленности СССР, РП-5 конструкции Научно-исследо­ вательского института резиновой промышленности, НИГРИ-1 кон­ струкции Криворожского НИГРИ и РПЦ-22 конструкции ЦНИГРИ .

Все эти респираторы выгодно отличаются от выпускаемых до насто­ ящего времени респираторов РПП-57, ПРБ-5, ПРШ-2 и др. В качестве фильтрующего материала в них использована ткань ФПП. Исполь­ зование этой ткани, обладающей высокой пылезадерживающей способностью, позволило значительно уменьшить вес большин­ ства конструкций респираторов и повысить коэффициенты пылезадержания при небольшом начальном сопротивлении дыха­ нию .

По конструктивному оформлению [79] эти респираторы могут быть разделены на две группы:

1) респираторы со сменными гофрированными фильтрами, раз­ мещенными в фильтровальных коробках («Астра-2», НИГРИ-1 и Ф-62Ш); все эти респираторы многоразового действия и предназна­ чены для длительного использования;

2) респираторы, в которых фильтром служит сама маска («Лепе­ сток-200», «Лепесток-40» — бесклапанные; У-2 и РПЦ-22 с клапа­ нами дыхания); они предназначены для кратковременного поль­ зования .

Ниже приведено краткое описание указанных типов респираторов .

Респиратор «Астра-2» (рис. 59, а) состоит из резиновой полумаски НПМ-2, двух коробок по бокам маски, в которых смонтированы сменные гофрированные фильтры и клапаны выдоха. В качестве фильтрующего материала используется ткань ФПП-15 .

Респиратор НИГРИ-1 (рис. 59, в) состоит из резиновой полумаски с двумя клапанами вдоха и одним клапаном выдоха. Фильтрующий материал — ткань ФПП-15. Обтюратор трикотажный. Респиратор Ф-62Ш (рис. 59, б) состоит из резиновой полумаски ПР-7, одного клапана вдоха и одного клапана выдоха. К верхнему клапану при­ креплена фильтровальная коробка .

Респираторы марки «Лепесток» (рис. 60, а) выполнены в виде сплошной легкой полумаски; состоят из корпуса фильтра, помещен­ ного между двумя слоями марли, резинового шнура, при помощи которого создается полусферическая форма респиратора и обеспе­ чивается плотное прилегание респиратора к лицу, алюминиевой пластинки для обжатия верхнего края респиратора по форме пере­ носицы, двух лямок для крепления респиратора на шее и винипластовой распорки, поддерживающей полусферическую форму респи­ ратора. Цифры 200, 40 и 5 показывают, на какое количество предельно

Рис. 59. Противопыльные респираторы со сменным гофрированными фильтрами

допустимых концентраций высокодисперсной пыли (мельче 2|х) рассчитан респиратор .

Респиратор РПЦ-22 (рис. 60, б) состоит из полумаски в виде усе­ ченного конуса из двух слоев нетканого материала фильтрокартона и одного слоя ткани ФПП. По центру полумаски вмонтирована выдыхательная трубка с резиновым клапаном. Обтюратор полу­ маски выполнен из мелкопористого пенополиуретана .

Для выявлешш области рационального применения различных конструкций респираторов и их физико-гигиенической характери­ стики Центральной комиссией по борьбе с силикозом были органи­ зованы сравнительные лабораторные и производственные испытания респираторов новых конструкций. Результаты этих испытаний при­ ведены в табл. 6 .

По результатам испытаний установлены наиболее эффективные респираторы, удовлетворяющие основным конструктивным и гиги­ еническим требованиям: «Астра-2», Ф-62Ш, «Лепесток-5», «У-2к»

(см. рис. 60, в), которые могут применяться в различных отраслях промышленности. При этом в условиях высокой запыленности при работах с большой физической нагрузкой рекомендуются респира­ торы «Астра-2» и Ф-62Ш, а для рабочих, выполняющих работу сред­ ней тяжести и легкую, а также для инженерно-технического состава— респираторы «Лепесток-5» и У-2к .

В условиях небольших концентраций пыли (до 25 мг1м3) могут применяться респираторы РПЦ-22Д .

Недостатком этих респираторов является образование в полумасках конденсата выдыхаемого воздуха, что затрудняет их использование Рис. 60. Противопыльные респираторы, в которых фильтром служит сама маска

–  –  –

* В числителе указано сопротивление, в знаменателе — время работы респиратора .



Pages:   || 2 | 3 | 4 |


Похожие работы:

«Дата/переработан: 10.12.13 Техническое описание № 3-04.05 ДЕНСТОП ЭП 400 (DensTop EP 400) ЭПОКСИДНОЕ СВЯЗУЮЩЕЕ ДЛЯ УСТРОЙСТВА ПРОМЫШЛЕННЫХ ПОЛИМЕРНЫХ НАПОЛЬНЫХ ПОКРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ДенсТоп ЭП 400 – это двухкомпонентное прозрачное эпоксидное связующее без содержания растворителей. Применяется в качестве лака для бетона,...»

«Утверждено РФГ-14С Полидэк РЭ Российская Федерация ООО "ПГИ" РАЗГОНЩИК ФЛАНЦЕВЫХ СОЕДИНЕНИЙ ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ Модель РФГ-14С Полидэк РУКОВОДСТВО ПО ЭКСПЛУАТАЦИИ (ОБЪЕДИНЕННОЕ С ПАСПОРТОМ) 454106, г. Челябинск, ул. Островского, д. 62 тел./факс: 8 (351) 729-92-40, 270-68-67, e-mail: info@polidek.ru, http://polidekinter...»

«Система ведомеi венных пормшивнмх документов но строительству, проекифопаншо и жепдуагацни объектов Минис1срства обороны Российской федерации ВЕДОМСТВЕННЫЕ СТРОИТЕЛЬНЫЕ НОРМЫ УСТАНОВКИ ГАЗОВОГО ПОЖАРОТУШЕНИЯ АВТОМАТИЧЕСКИЕ ОБЪЕКТОВ ВОО...»

«АННОТИРОВАННЫЙ ОТЧЕТ по годовому этапу научно-исследовательской работы № 3102 в рамках базовой части государственного задания в сфере научной деятельности по Заданию № 2014/71 за 2014 год Тема: Имитационное моделирование клеточной проду...»

«Покровский Виталий Дмитриевич ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ПОДТОПЛЕНИЯ УРБАНИЗИРОВАННЫХ ТЕРРИТОРИЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ГЕОИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ (НА ПРИМЕРЕ ГОРОДА ТОМСКА) Специальность 25.00.07 – Гидрогеология Диссертация на...»

«ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ РЕГУЛИРОВАНИЮ И МЕТРОЛОГИИ ГОСТ Р и с о НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ 139362— РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ МАТЕРИАЛЫ ТЕКСТИЛЬНЫЕ Определение сопротивления раздвижке нитей в шве текстильных изделий Часть 2 Метод фиксированной нагрузки ISO 13936-2:2004 Texti...»

«База нормативной документации: www.complexdoc.ru РОССИЙСКОЕ ОТКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО ЭНЕРГЕТИКИ И ЭЛЕКТРИФИКАЦИИ ЕЭС РОССИИ ДЕПАРТАМЕНТ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ ПОЛИТИКИ И РАЗВИТИЯ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ОБСЛУЖИВАНИЮ И КОНСЕРВАЦИИ ТУРБОГЕНЕРАТОРОВ ПР...»

«1 Мониторинг и нагрузочная способность ВЛ электропередачи в экстремальных погодных условиях И.И. Левченко, Е.И. Сацук Региональное предприятие "Южэнерготехнадзор", Южно-Российский государственный технический университет (НПИ) Надежное и бесперебойное электроснабжение потребителей в ряде регионов России, в том числе на...»

«ДОКЛАД КОМИТЕТА ПО ИСПОЛЬЗОВАНИЮ КОСМИЧЕСКОГО ПРОСТРАНСТВА В МИРНЫХ ЦЕЛЯХ ГЕНЕРАЛЬНАЯ АССАМБЛЕЯ ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОТЧЕТЫ "ТРИДЦАТЬ ЧЕТВЕРТАЯ СЕССИЯ ДОПОЛНЕНИЕ №20 (А/34/20) ОРГАНИЗАЦИЯ ОБЪЕДИНЕННЫХ НАЦИЙ ДОКЛАД КОМИТЕТА ПО ИСПОЛЬЗОВАНИЮ КОСМИЧЕСКОГО ПРОСТРАНСТВА В МИРНЫХ ЦЕЛЯХ...»

«Аудиторный фонд ИВТ им. Г.Я. Седова Адрес: ул. Седова, 8 Учебный корпус – 1 (УК 1) № п/п № аудитории Наименование кабинета (аудитории) 1. 1-05 Математика 2. 1-06 Математика 3. 1-07 Социально-экономических дисциплин 4. 1-08 История 5. 1-21 Судовые энерг...»

«АВТОМОБИЛИ МАЗ 6430В7, 6430В9, 5440В3, 5440В5, 5440В7, 5440В9, 5340В2, 5340В3, 5340В5, 5340В7, 5340В9, 6312В3, 6312В5, 6312В7, 6312В9 Руководство по эксплуатации...»

«газета "Элмика" ’24 для технических специалистов и сотрудников ОМТС ноябрь/декабрь 2016 8-800-500-8-777 Акция "Это работает" В октябре 2016 года состоялось несколько заседаний первое место разделили два участника ООО "ТЕСТкомиссии по определению победителей среди участниКОНТАКТ" и ООО "ШОКОЛЕНД" (более 500 баллов); ков акц...»

«Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение "Средняя общеобразовательная школа №2" ТЕХНОЛОГИЯ. ТЕХНИЧЕСКИЙ ТРУД. Рабочая учебная программа 7 класс Составитель программы: учитель технологии Сух...»

«РУСЬИНТЕРПРОМ rusinterprom.ru +7(4722)40-02-44.ru om АППАРАТ ИСПЫТАТЕЛЬНЫЙ ДИОДНЫЙ pr АИД – 70/50 Руководство по эксплуатации ter АИД-70/50.00.00.00 РЭ sin ru РУСЬИНТЕРПРОМ rusinterprom.ru +7(4722)40-02-44 СОДЕРЖАНИЕ.ru 1. Назначение изделия 2. Технические характеристики 3. Комплектность 4. Устройство и принцип работы 5.Указани...»

«Алматы технологиялык университетшщ хабаршысы. 2013, №5. 135М 2304-5685 АЛМАТИНСКОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА Выпуск 5 (101) АЛМАТЫ ТЕХНОЛОГИЯЛЫК УНИВЕРСИТЕТ1НЩ ХАБАРШЫСЫ Басылым 5 (101) ОР АЬМАТУ ТЕСН1М01-0С1СА1. 1ЛЧ1УЕК31ТУ о 1ззие 5 (101) ш X...»

«Сроки и условия участия в конкурсе "Приручи слона" "КОМПАНИЯ "СОФТЛАЙН ГРУПП УКРАИНА" (далее "ОРГАНИЗАТОР") проводит конкурс "Приручи слона" (в дальнейшем "Конкурс"), который будет проходить в соответствии со следующими срок...»

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ ДНР ГОУВПО "ДОНЕЦКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ" Инженерно-экономический факультет ПРОГРАММА ВСТУПИТЕЛЬНЫХ ИСПЫТАНИЙ ПО СПЕЦИАЛЬНОСТИ Образовательный уровень "Магистр" Направление подготовк...»

«Министерство образования и науки Российской Федерации федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ" Инженерная школа природных ресурсо...»

«/ 49 2 (83), 2016 Поступила 11.04.2016 УДК 669.74 ДИВЕРСИФИКАЦИЯ ЗАКУПОК ОБОЖЖЕННОГО ДОЛОМИТА НА ОАО "БМЗ – УПРАВЛЯЮЩАЯ КОМПАНИЯ ХОЛДИНГА "БМК" DIVERSIFICATION OF PURCHASES OF THE BAKED D...»

«МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СОВЕТ ПО СТАНДАРТИЗАЦИИ, МЕТРОЛОГИИ И СЕРТИФИКАЦИИ (МГС) INTERSTATE COUNCIL FOR STANDARDIZATION, METROLOGY AND CERTIFICATION (ISC) ГОСТ МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ 33832“ СТАНДАРТ СЕЛИТРА АММИАЧНАЯ И УДОБРЕНИЯ НА ЕЕ ОСНОВЕ Метод определения пористо...»

«СБОРНИК правил по п о ж а р н о й автом атике Ч А С ТЬ II М О Н ТА Ж И ТЕХНИЧЕСКАЯ Э К С П Л У А ТА Ц И Я новогодние салфетки СБО РН И К ПРАВИЛ ПО ПОЖАРНОЙ АВТОМАТИКЕ В ДВУХ ЧАСТЯХ Ч асть II МОНТАЖ И ТЕХНИЧЕС...»

«ГОССТРОЙ СССР Гдавпромстройпроект СОЮЗСАНТЕХПРОЕКТ Государственный проектный институт САНТЕХПРОЕКТ УТВЕРЖДАЮ: Главный инженер ГПИ Сантехпроек; Временные рекомендации по проведению инвентаризации вентиляционных выбро...»







 
2019 www.mash.dobrota.biz - «Бесплатная электронная библиотека - онлайн публикации»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.