книги / Проветривание подземных горнодобывающих предприятий

изменение атмосферного давления, если измерения в точках 1 и 2 производились не одновременно.

При определении перепада давления в наклонной (рис. 10.3) или вертикальной выработке вводится поправка на давление столба воздуха высотой Hi_2 м. В данном случае h = (13,332pi + 0,98pcpHi_2) - 13,332р2 даПа, если точку 1 приводим к высотной отметке точки 2, и h = 13,332pi - - (13,332р2 - 0,98pcpHi„2) даПа, если точку 2 приводим к высотной отметке точки L И рь и р2измеряются в мм рг.ст.

снова берется отсчет по обон^м микробарометрам одновременно (Pin и Р2П). Контроль времени снятия отсчетов ведется по секундомеру. В данном случае измеряемая депрессия будет равна ' >

Ь = 13,332-(Р,Г- Р,1^ - ДЬ - 13,332-(Р2‘ - Р2П) - ДЬ^

Затем контрольный прибор переносят в точку 2 и замеры продолжают в описанной выше последовательности. Если в первом методе измерения возможно появление ошибки за счет наблюдаемой в рудниках пульсации

давления, то в последнем случае появление подобной ошибки исключено. Для увеличения точности измерений должна вноситься температурная поправка на изменение температуры прибора. Для каждого прибора такая поправка задается в заводском паспорте, прилагаемом к прибору.

10.2. Контроль расхода воздуха

Контроль расхода воздуха осуществляется:

в исходящих струях очистных и подготовительных выработок выемочных участков, крыльев, пластов, горизонтов и шахт в целом;

впоступающих главных воздушных струях шахт, в местах разветвлений струй, у забоев подготовительных выработок и вентиляторов местного проветривания;

впоступающих или исходящих струях камер общешахтного назначения.

Расход воздуха (м3/с) определяется по формуле Q = uS. где и

средняя скорость движения воздуха в выработке, м/с; S площадь поперечного сечения выработки, м2 Средняя скорость движения воздуха измеряется с помощью анемометров, принцип действия которых состоит в передаче скоростного напора на лопасти крыльчатки (анемометр АСО-3) или полусферы вертушки (анемометр МС-13). На российских рудниках повсеместно используются устаревшие марки анемометров: крыльчатого АСО-3 (рис. 10.4, а) для измерения скорости потока воздуха в диапазоне от 0,3 до 5 м/с и чашечного МС-13 (рис. 10.4, б) для измерения скорости от 5 до 20 м/с.

Рис. 10.4. Анемометры: крыльчатый АСО-3 (а)

и чашечный МС-13 (6)

элемента 316, диапазон измеряемых скоростей от 0,2 до 20 м/с с погрешностью ± (0,1 + 0,05-Uj м/с, |где U - измеряемая скорость потока, м/с. В России этот прибор начала выпускать фирма «Экотехинвест» (г. Люберцы). За рубежом нашли применение анемометры Sieger ВА-5 и Hontzsch VA-2 производства Англии и Германии, а также крыльчатый анемометр AFC-121 китайского производства с пределом измерения скоростей от 0,5 до 12 м/с и ошибкой при скорости измерения 1,2 м/с ±0,13 м/с. ОАО «УралНИЛСцентр» (г. Екатеринбург) освоил производство комплексного прибора ММА-3, который предназначен для измерения перепадов давления до 300 даПа и скорости воздушного потока от 0,1 до 20 м/с

Скорость движения воздуха измеряется на замерных станциях, которые устраиваются в горных выработках на прямолинейных участках. Измерение средней скорости с использованием анемометров осуществляется путем равномерного перемещения прибора по горизонтальным и вертикальным линиям как показано на рис. 10.5, а. Такое перемещение прибора охватывает все сечение выработки. Возможен замер точечным методом (рис. 10.5, б), при котором сечение выработки условно делится на элементарные сечения, в центре каждого из которых измеряется точечная скорость потока воздуха Uj, тогда средняя скорость в сечении определится по формуле

Ucp = SUi/m,

i=l

где т - количество секций в сечении выработки.

Для измерения скорости движения потока воздуха используется микроманометр и трубки Пито, с помощью которых непосредственно измеряется скоростной напор в точке h = pU2 / 20 даПа, где р - плотность воздуха, кг/м3 Из формулы скоростною напора вычисляется скорость воздуха в точке замера U = (20h /р)0,5. Поскольку микроманометром можно измерить скорость потока только в точке, то наиболее приемлемыми схемами измерения являются схемы на рис. 10.5, бив.

На рис. 10.5, в показана схема измерения полярным методом, кото­ рый предложен Е.Симодом. Сущность метода состоит в том, что сечение выработки разбивается радиальными прямыми на ряд секций. По каждой из этих прямых (см. рис. 10.5, в, точки 1, 2, 3 и 4) измеряется скорость движения воздуха на расстояниях от полюса, равных соответственно 1/2, 1/4 и 1/10 длины радиальной прямой, а также в самом полюсе. Затем производится усреднение скоростей по замкнутым контурам 1, 2 и 3. Средняя скорость движения воздуха по сечению выработки определяется по формуле

Цр = 0,083U4 + 0,313и3 + 0,286U2 + 0,2821^

данных, накапливаемых в памяти ЭВМ, диспетчер принимает решение о регулировании расхода воздуха [26]. Испытание подсистемы “Атмос” на указанных шахтах показало ее несовершенство.

Пожалуй, впервые полная автоматизация регулирования потоков воздуха в трех лавах была осуществлена [41] на шахте Manifest Lipcovy (Польша). Система автоматического контроля и управления включала: локальное регулирование вентиляции в забоях (лавах) и управление всем вентиляционным процессом путем изменения характеристики вентилятора главного проветривания. Кроме того, она должна была решать следующие проблемы: 1) следить за надежностью работы регулирующих устройств (дверей) и их сопротивлением, которое изменяется вследствие коррозии или мехайического повреждения от горного давления; 2) осуществлять надежный контроль за такими параметрами, как скорость движения воздуха и содержание в нем метана; 3) оценивать изменение математи­ ческой модели вентиляционной сети для определения алгоритма управления и регулирования. Скорость воздуха измерялась акустическим анемометром АА-1, содержание метана - многоцелевым метанометром MW-1 с пределом измерения от 0 до 5 %.

Кроме того, необходимо было измерять такие параметры, как атмосферное давление, влажность, температуру и потери давления, которые не контролировались из-за сложности датчиков и их небольшой надежности. Особую сложность вызвало введение изменений в математическую модель вентиляционной сети регулируемых участков, которая постоянно менялась в связи с реальным изменением положения добычных и йодготовительных забоев. В настоящее время в мире нет полноавтоматизированной системы контроля и управления вентиляцией горнодобывающих предприятий [42]. Причинами тому являются дороговизна и малая надежность системы, включающей датчики и регулирующие устройства.

10.3. О б р а б о т к а р е зу л ь т а т о в и зм ер ен и й

При выполнении воздушно-депрессионных съемок или при периодически проводимом контроле состояния вентиляции измерения потоков воздуха в выработках рудников проводятся в разное время при различных температурах и атмосферном давлении, что делает результаты измерений несравнимыми. Для того чтобы иметь корректные и сравнимые между собой данные измерений, необходимо их приводить к стандартной температуре, атмосферному давлению и влажности.

При измерении микроманометром (ММН-250) необходимо приводить плотность спирта, заливаемого в прибор, к фактической температуре проведения измерений по формуле

где <р - влажность воздуха, но не в %, а в единицах. С учетом (10.5) формула (10.4) принимает вид:

Статическое давление вентилятора Рст = Рм - Р « , где Рм - измеренное

Рст ^ 180 даПа.

Наконец, определяется приведенный к стандартному давлению (760 мм рт.ст) и температуре (20 °С) расход воздуха

рециркуляционного потока воздуха, в котором и размещается вспомогательный источник тяги.

Если главная вентиляторная установка размещена под землей, то рециркуляционное проветривание рудника можно осуществить достаточно просто, проведя с нагнетательной стороны вентилятора канал (канал 8-9 на рис. 11.1, б) для рециркуляционного потока воздуха. В свое время существовало мнение [59], что проветривание рудника или отдельных его участков с использованием рециркуляции приводит к накапливанию горючих и ядовитых газов. В действительности же это не так.

Для доказательства рассмотрим схемы вентиляции рудника, показанные на рис. 11.1. Введем следующие величины: Q0 - общий объем воздуха, поступающий в рудник (шахту), м3/с; Qy величина утечек воздух^ м3/с; Qpg - объем воздуха, поступающего в рабочие зоны, м3/с, причем Qpa Qo ■Qy? G - интенсивность выделения газов в рабочих зонах 3-4, м3/с.

При обычном проветривании без рециркуляции к выработке 2-5, условно обозначающей пути утечек воздуха, поступит Q0 объемов воздуха. Примем, что начальная концентрация газов (в %) в свежей поступающей для вентиляции рабочих зон струе равна нулю, т.е. С0 = 0, но тогда содержание газов в исходящей струе воздуха сразу за рабочими зонами,

Введем коэффициент утечек воздуха, численно равный Ку = Qy / Q0, но тогда Qpa = Qo - Qy = Qo*(l - Ку), и (11.1) запишется

На участке выработок 5-8-6 концентрация газов снизится в результате дополнительного разжижения газов воздухом утечек. Утечки - это потери свежего воздуха с концентрацией газов, равной нулю, который напрямую закорачивается в исходящую струю участка. Тогда концентрация газов в выработках 5-8-6 будет равна

Итак, при обычном проветривании концентрация вредностей в рабочих зонах (С4.5) зависит от интенсивности выделения газов (G), поступления в рудник воздуха (Q0) и величины утечек, выражаемых коэффициентом (Ку); концентрация вредностей в общей исходящей струе рудника (Сз_$) зависит только от интенсивности выделения вредностей (G) и объема поступающего в рудник воздуха (Q0).