Контроль вентиляции горных выработок. Расчет количества воздуха при проектировании вентиляции рудника

Глава 10. Контроль вентиляции горных выработок

Контроль вентиляции горных выработок предусматривает проверку количества воздуха, поступающего в горные выработки, его распределение по участкам, очистным и подготовительным забоям; определение скоростей движения воздуха и соответствие их требованиям безопасности; проверку качественного состава воздуха для обеспечения санитарно-гигиенических требований и безопасного ведения работ; проведение депрессионных съемок.

10.1. Контроль количества воздуха

Контроль количества воздуха производится в выработках, по которым поступает воздух на участки, в местах разветвлений выработок, в очистных и подготовительных забоях, в поступаю­щих и исходящих струях камер, тонне­лей.

Расход воздуха может быть измерен расходомерами различных конст­рукций, которые позволяют сразу определить количество про­ходящего воз­духа либо косвенно с помощью анемометров.

На шахтах применяются расходомеры типа ДК конст­рукции Днепро­петровского горного института.

Этот прибор представляет собой “кольцевые весы” (рис. 10.1) – полое кольцо 1 с перегородкой 3, разделяющей на две сообщаю­щиеся между собой части, заполненные дистиллированной водой или ртутью. В нижней части кольца укреплен уравновешивающий груз 2, которым устанавливается необ­ходимый предел измерения (максимальный перепад давления). К правой и левой частям коль­ца по трубкам передаются по резиновым шлангам статиче­ское и полное давления воздуха (измеряется скоростное давление) от трубки Пито, установленной в канале вентилятора. В результате разности подводи­мых к частям кольца давлений происходит пере­мещение жидкости в полость кольца с меньшим давлением. Коль­цо поворачивается до тех пор, пока соз­данный крутящий момент не будет уравновешен противоположно направ­ленным моментом от груза 2. Угол поворота кольца отмечается на шкале 4. Одновре­менно на бумажной ленте 5, закрепленной на барабане, приводи­мом в движение часовым механизмом, прочерчивается линия рас­хода воздуха. Расходомер устанавливается в здании вентилятора в строго вертикальном положении.

Рис. 10.1. Расходомер “кольцевые весы” типа ДК

Расход воздуха у вентиляторов местного проветривания контролиру­ется не реже одного раза в месяц, а на шахтах в зависимости от категории по газу не реже 1–2 раз в месяц.

Для измерения расхода воздуха и автоматического контро­ля расхода воздуха и депрессии применяются мембранные диф­ференциальные мано­метры.

Косвенный способ определения расхода воздуха заключа­ется в измере­нии средней по сечению выработки или воздухо­провода скорости движения воздуха. Расход воздуха определяет­ся по формуле

  (10.1)

Для измерения средней скорости движения воздуха приме­няются ане­мометр АСО-3 (крыльчатый) (рис. 10.2) и МС-13 (ча­шечный) (рис. 10.3). Анемометром АСО-3 измеряется скорость воздуха от 0,3 до 5 м/с. Чашечным анемометром измеряются ско­рости движения воздуха в пределах от 1 до 20 м/с.

Рис. 10.2. Крыльчатый анемометр АСО-3

Рис. 10.3. Чашечный анемометр МС-13

Анемометр АСО-3 состоит из крыльчатки 1, обечайки 2, счетного ме­ханизма 3, арретира 4 и ручки 5. Давление движуще­гося воздуха приводит крыльчатку во вращение. Вращение оси крыльчатки передается через счет­ный механизм на стрелки при­бора. Включение счетного механизма и выклю­чение произво­дятся арретиром 4.

Замер производится способом обводки по сечению выра­ботки или ка­нала (рис. 10.4) или по точкам (рис. 10.5). Анемометр помещается в любом месте сечения выработки, дается 30 с на его раскручивание, затем арретиром включается счетный меха­низм и фиксируется время замера. Перед этим за­писывается на­чальный отсчет П₁, по счетному механизму. По истечении вре­ме­ни замера t записывается конечный отсчет П₂. По формуле (10.2) находят количество делений п в единицу времени:

  (10.2)

Рис. 10.4. Схема движения анемо метра при замере средней скороcти движения воздуха

Рис. 10.5. Схема расположения точек замера скорости движения          воздуха

Скорость движения воздуха определяется по графику (рис. 10.6). Ис­тинное значение скорости движения воздуха v_и оп­ределяется умножением v_т на поправочный коэффициент K:

  (10.3)

где v_т – скорость движения воздуха, определенная по графи­ку, м/с.

Рис. 10.6. Тарировочный график

При замере “перед собой” поправочный коэффициент K = 1,4, а при за­мере способом “в сечении”

  (10.4)

где S – площадь поперечного сечения выработки, м².

При “поперечном” методе замера площадь выработки раз­бивается при­близительно на равновеликие квадраты (площа­ди), в центре которых изме­ряют скорости движения воздуха. Расход воздуха в выработке определяется по формуле

, м³/с,  (10.5)

где п – число площадок в сечении выработки;

v_i– скорость движения воздуха в центре данной площад­ки, м/с;

S_i– площадь данной площадки, м².

Средняя скорость движения воздуха в выработке

  (10.6)

где S – площадь поперечного сечения выработки, м².

Измерение скорости движения воздуха может быть произ­ведено с по­мощью трубки Пито (рис. 10.7), F-образного мано­метра или микроманометра (рис. 10.8).

Рис. 10.7. Трубка Пито

Трубка Пито имеет наконечник 3, державку 2, централь­ный канал 1, соединенный с плюсовым концом, и кольцевую прорезь 4, соединенную с минусовым концом. Через кольцевую прорезь передается статическое давле­ние h_ст, а через централь­ный канал – полное давление h_п:

  (10.7)

  (10.8)

  (10.9)

где h_ск – скоростное давление, Па;

ρ – плотность воздуха, кг/м³.

Скорость движения воздуха может быть измерена термо­электрическим анемометром АТЭ-2.

Рис. 10.8. Микроманометр ММН:

1 – металлический резервуар; 2 – измерительная трубка; 3 – трехходовый кран; 4 – резиновый шланг; 5 – регулирующий барабан; 6 – уровень; 7 – винты для регулирования горизонтального положения подставки; 8 – под­ставка

Действие прибора основано на охлаждении потоком возду­ха нити на­кала термопар.

При движении воздуха нить накала охлаждается, вызывая падение тер­моЭДС, по величине которого определяется ско­рость движения воздушного потока.

Для непрерывного измерения скорости движения воздуха и передачи информации диспетчеру разработан комплекс «Воз­дух». Он состоит из аппа­рата АКВ-1У5 для контроля скорости движения воздуха, измерительного блока БИВ-1У5, теплового датчика скорости движения воздуха ДВТ-1У5.

Измерительный блок БИВ-1У5 питает датчик ДВТ-1У5, осу­ществляет прием, усиление и преобразование сигнала, поступа­ющего от него, передачу данных на АКВ-1У5 и диспетчеру.

Связь осуществляется по четырехжильному телефонному кабелю. АКВ-1У5, БИВ-1У5 и датчик ДВТ-1У5 имеют взрывобезопасное исполнение. Скорость движения воздуха измеряется в пределах 2,5, 5 и 10 м/с.

Для контроля скорости движения воздуха в выработках шахт и рудни­ков, опасных по газу и пыли, применяется аппарат ИСВ-1 (рис. 10.9). Аппа­рат ИСВ-1 состоит из первичного преобразова­теля с соединительным кабе­лем, измерительного преобразова­теля и блока питания. Сигнал о скорости движения воздуха си­лой тока 0,31–5 мА может передаваться на диспетчер­скую стой­ку приема информации СПИ-1.

Рис. 10.9. Измеритель скорости движения воздуха ИСВ-1

Скорость движения воздуха измеряется в диапазоне 0,5–8 м/с. Погреш­ность измерения (± 0,15–0,08) v_б.