Способы и средства борьбы с газами и пылью.

Своевременное обнаружение в шахтном воздухе опасных отклонений от допустимой Правилами безопасности концентрации газов позволяет принять меры по их устранению и восстановить безопасные условия труда. Контроль за составом и содержанием газов в воздухе может осуществляться непрерывно и эпизодически. В зависимости от назначения приборы газового контроля (газоанализаторы) подразделяются на переносные (индивидуальные), стационарные и встроенные. Переносные приборы служат для эпизодического контроля содержания газов в местах работы людей, а стационарные — для непрерывного контроля содержания газов в наиболее характерных узловых местах горных выработок. Последние обеспечивают отключение электрооборудования в случае превышения допустимой Правилами безопасности концентрации газов. Встроенные в горные машины приборы сигнализируют о содержании газов в воздухе и отключают их, если концентрация газов превышает допустимую.

На шахтах для борьбы с метаном применяются специальные мероприятия с целью предупреждения опасных скоплений метана и его воспламенения, ограничения последствий взрывов. Основным мероприятием, обеспечивающим предотвращение опасных скоплений метана, является вентиляция, которая будет эффективной, если по всей сети действующих выработок шахты поддерживается допустимое содержание метана. Необходимое увеличение количества поступающего в шахту и на отдельные ее участки воздуха достигается уменьшением аэродинамического сопротивления шахты и распределением воздуха по выработкам в соответствии с их газовым балансом. Необходимо также уменьшать утечки воздуха в шахте, так как они приводят к уменьшению воздуха, подаваемого к местам его основного потребления.

С целью предупреждения внезапных выбросов угля и газа производится дегазация пласта, уменьшение концентрации напряжений в пласте, укрепление забоя и организационно-технические мероприятия. Дегазация опасного по внезапным выбросам пласта может производиться путем бурения дегазационных скважин по пласту

К мероприятиям, препятствующим образованию пыли и пылевого облака, относится следующее:

• использование машин, обеспечивающих минимальное пылеобразование при добыче угля;

• предварительное увлажнение пластов; орошение мест пылеобразования и осевшей пыли; эффективное проветривание выработок;

• периодическая очистка от пыли откаточных и вентиляционных выработок (3—4 раза в год);

• расположение скиповых подъемов в стволах с исходящей струей; расположение сортировочных и обогатительных фабрик таким образом, чтобы пыль не заносилась в шахты.

К мероприятиям, препятствующим появлению источников воспламенения пыли, относятся:

• применение предохранительных ВВ, средств взрывания, электровзрывания, взрывобезопасного электрооборудования; предохранительных шахтных светильников; запрещение открытого огня и курения.

Основные физические параметры воздуха. Основные понятия аэростатики, аэродинамики, термодинамики. Законы аэростатики, аэродинамики.

Аэростатика — наука о равновесии газов (воздуха). Она исследует условия, при которых воздух может находиться в неподвижном состоянии-—состоянии равновесия. Одной из основных задач аэростатики является определение изменения давления неподвижного воздуха с ростом высоты или глубины, а также условий равновесия находящегося в воздушной среде тела. Давление, рассматриваемое в аэростатике, называется аэростатическим; оно вызывается весом лежащих выше слоев воздуха. Основное уравнение аэростатики в проекциях на координатные оси имеет вид

где р — давление; ρ — плотность воздуха; Х, У, Z — проекции объемной силы, отнесенной к единице массы, на координатные оси; х, у, z — координаты.

Если ось Oz направить вертикально вниз, то X=Y=0 и Z - g. Тогда уравнение (1) примет вид

где g — ускорение свободного падения.

Если начало координат расположить на дневной поверхности (в устье ствола), то давление на глубине z = h определяется интегрированием уравнения (2) при граничных условиях z = 0 т. е.

Если в какой-либо выработке p = const или p <> const, но ее можно характеризовать некоторой средней величиной, то из уравнения (3) получим

где h — разность высотных отметок начала и конца выработки.

Виды давления в движущемся воздухе. Депрессия

В потоке действуют поверхностные и объемные силы. Поверхностными называются силы, действующие на какую-либо поверхность (например, сила давления одного тела на другое, сила трения). Объемными называются силы, действующие на каждый элемент объема потока (например, вес).

Виды давления. Над любой областью движения воздуха всегда находятся его слои, вес которых оказывает аэростатическое давление на каждый объем движущегося воздуха. Известно, что любое движущееся тело обладает кинетической энергией и в случае встречи тела с какой-либо преградой оно окажет на преграду давление, величина которого будет зависеть от кинетической энергии тела. Являясь материальной субстанцией, движущийся воздух подчиняется этому закону. Если в поток воздуха поместить какое-либо тело (например, пластину), то движущийся воздух будет оказывать на нее давление, определяемое его кинетической энергией. Это давление называется динамическим, или скоростным. Таким образом, аэростатическое и динамическое давления—составные части полного давления движущегося воздуха.

Энергетическая интерпретация давления. Выделим в неподвижной атмосфере некоторый объем воздуха, находящийся под аэростатическим давлением рст (в дальнейшем будем называть его статическим). Если вокруг этого объема создать разрежение, то он будет расширяться до тех пор, пока давление внутри него и снаружи не выровняются. При расширении объемом воздуха будет совершена работа. Следовательно, уменьшение статического давления воздуха сопровождается выполнением определенной работы. Это свидетельствует о том, что статическое давление является одним из видов энергии (потенциальной энергией), которая при определенных условиях может переходить в работу. Поэтому статическое давление воздуха можно определить как потенциальную энергию, характеризующую работу, которую может совершить данный объем воздуха при его расширении до давления р = 0. Статическое и динамическое давление (Па) характеризует энергию единицы объема воздуха.

Депрессией в рудничной вентиляции называется разность давлений (известный термин «компрессия» устарел).

Разность статических давлений называется статической депрессией, а разность скоростных давлений — скоростной депрессией, разность полных давлений — полной депрессией.

Основные законы аэродинамики

Закон сохранения массы. Применительно к движению воздуха этот закон можно сформулировать следующим образом: масса любого объема воздуха, состоящего из одних и тех же частиц остается постоянной в процессе его движения, т. е. изменение массы во времени равно нулю. Если в потоке воздуха выделить элементарный объем, с постоянной плотностью, то закон сохранения массы выразится в виде

где М — масса воздуха в выделенном объеме; t — время.

Закон сохранения энергии. Применительно к движению воздуха этот закон может быть сформулирован следующим образом: изменение энергии произвольного объема движущегося воздуха за некоторый промежуток времени равно сумме количества сообщенной ему тепловой энергии и работы внешних сил, приложенных к воздуху, т. е.

Естественная тяга

Естественная тяга — движение воздуха по выработкам под влиянием естественных факторов: разности плотности воздуха, ветра, капежа. Энергия, которую получает единица объема воздуха от источников, вызывающих естественную тягу, называется депрессией естественной тяги, определение которой является основной задачей при изучении естественной тяги.

До появления вентиляторов (на многих шахтах и позже) естественная тяга была единственным средством проветривания шахт. В настоящее время Правилами безопасности запрещена вентиляция шахт за счет одной только естественной тяги из-за неустойчивости количества и направления движения поступающего в шахту воздуха и недостаточности его для вентиляции шахты. Однако естественная тяга во многих случаях играет существенную роль в вентиляции шахты. В зависимости от условий депрессия естественной тяги может достигать 20—25 % депрессии вентилятора главного проветривания. В ряде случаев на шахтах были замерены значения дебита естественной тяги, достигающие 6000 м3/мин.

Дата добавления: 2015-10-16