16.2. КОНТРОЛЬ СОДЕРЖАНИЯ ГАЗОВ В ШАХТНОЙ АТМОСФЕРЕ
Содержание кислорода в шахтной атмосфере определяют прибором ШИ-6 и
химическим газоопределителем ГХ-6
Прибор ШИ-6 представляет собой интерферометр, работающий на принципе сдвига
интерференционной картины оптического луча внутри прибора вследствие
различной плотности компонентов газовой смеси. Он позволяет измерять
содержание кислорода в воздухе в диапазоне от 5 до 21 % с точностью ±0,1 %.
Прибор ГХ-6 состоит из комплекта стеклянных трубок, которые содержат
химически активное вещество, меняющее окраску с белой на сине-зеленую при
реакции с кислородом, и аспирационного компактного насоса АМ-5,
обеспечивающего протяжку воздуха через трубку. В месте определения отбивают
запаянные концы трубки, вставляют ее в насос АМ-5 и протягивают воздух.
По длине окрашенной части и тарировочной шкале определяют объемную долю
кислорода. Погрешность прибора довольно высока (до ±1 %) -
Контроль за непрерывным содержанием кислорода можно осуществлять переносным
сигнализатором СКП-1, который подает аварийные звуковой и световой сигналы
при снижении концентрации кислорода до 19%.
Контроль за содержанием метана осуществляют во всех выработках шахты и на
поверхности, где он уже обнаружен или может выделяться. Содержание метана в
шахтном воздухе осуществляют переносными ручными или стационарными
автоматическими приборами.
Концентрация метана в газовых шахтах I и II категории в забоях действующих
тупиковых выработок, стволов, в исходящих вентиляционных струях из тупиковых
и очистных выработок и выемочных участков (при отсутствии автоматического
контроля) замеряется не менее двух раз в смену, в шахтах III категории,
сверхкатегорных и опасных по внезапным выбросам— не менее трех раз в смену
Первый замер выполняют в начале смены
Наиболее опасными местами скопления метана являются тупиковые выработки В
указанных местах измерения производят не менее одного раза в смену работники
ВТБ и инженерно-технические работники шахты. В тех случаях, когда в
тупиковых выработках, проводимых стволах и на выемочных участках установлены
стационарные автоматические приборы контроля содержания метана, концентрация
метана измеряется работниками шахты с помощью переносных приборов не реже
одного раза в сутки.
Измерение концентрации метана в выработках шахты производят переносными
приборами эпизодического действия — шахтными интерферометрами ШИ-10, ШИ-11
(рис. 16.2, а) и ШИ-12 . Указанные приборы имеют автономные источники
питания электроэнергией и позволяют измерять содержание в воздухе метана и
диоксида углерода в интервале концентраций 0—6 % с погрешностью ±0,2 %.
При ведении горных, дегазационных и спасательных работ, когда возникает
необходимость в измерении высокой (до 100%) концентрации метана, используют
интерферометр ШИ-7. Допустимая погрешность прибора составляет ±4 %.
Действие интерферометров при определении метана и углекислого газа основано
на измерении смещения интерференционной картины относительно нуля
неподвижной шкалы, видимой в поле зрения окуляра. Интерференционная картина
имеет одну ахроматическую полосу, ограниченную двумя черными линиями с
симметрично окрашенными краями. Перед спуском в шахту интерферометр
прокачивают свежим воздухом и левую черную полосу интерферационной картины
выставляют на нуль шкалы прибора. При измерении концентрации метана в шахте
распределительный кран ставят в положение «СН4» и сжатиями резиновой груши
прокачивают воздух через прибор. Если воздух содержит метан, то
интерференционная картина смещается вправо вдоль отсчетной шкалы. Отсчет
берут по той же левой черной полосе интерференционной картины.
При измерении концентрации диоксида углерода распределительный кран
интерферометра ставят в положение «СО». Сжимая резиновую грушу, прокачивают
через прибор воздух й берут отсчет по той же левой черной полосе. Этот
отсчет является суммой содержания метана и диоксида углерода. Концентрацию
диоксида углерода определяют по разнице между суммарным отсчетом и
измеренной ранее концентрацией метана.
В выработках, где возможно превышение норм содержания метана, лрименяют
переносные автоматические приборы контроля его содержания — автоматические
сигнализаторы метана СШ-2 (рис. 16.3) и СММ-1, который определяет
концентрацию метана в диапазоне 0—3 %. Прибор подает прерывистые звуковой и
световой сигналы при достижении в воздухе предельно допустимой концентрации
метана. При дальнейшем увеличении концентрации газа сигналы становятся
непрерывными.
В шахтах применяют также непрерывно действующий автоматический сигнализатор
метана СМС-1 («Маяк»), совмещенный с головным светильником шахтера.
Сигнализатор предназначен для предупреждения световым сигналом о
возникновении на рабочем месте концентрации метана 2 % и более путем мигания
лампы светильника. Сигнализатор состоит из датчика, расположенного на фаре
головного светильника шахтера, электронного блока, аккумуляторной батареи и
крышки. Принцип его действия основан на беспламенном сжигании метана на
поверхности каталитически активного чувствительного элемента с последующим
преобразованием теплового сигнала в электрический. Сигнализатор имеет
диапазон измерения концентрации метана 0—3 %, время непрерывной работы без
замены блока питания до 10 ч. Он работает при температуре окружающей среды
5—35 °С и запыленности атмосферы до 1 г/м3. Общая масса сигнализатора со
светильником 1,6 кг.
Гипроуглеавтоматизацией разработан сигнализатор метана с цифровой индикацией
«Сигнал-2». Прибор осуществляет автоматический непрерывный контроль
содержания метана в воздухе в диапазоне 0—3 % при времени включения
аварийной сигнализации 20 с.
Аппаратуру автоматического контроля содержания метана в горных выработках (АКМ)
поставляют на шахты в виде самостоятельных комплектов АМТ-3, АМТ-ЗУ и АМТ-ЗИ.
Эта аппаратура относится к приборам стационарного типа и предназначена для
использования в шахтах III категории по газу, сверхкатегорных и опасных по
внезапным выбросам угля и гяза.
Система КМ состоит из термокаталитического датчика ДМТ-ЗТ, выполненного в
особо взрывобезопасном исполнении, аппаратов сигнализации АС-ЗТ и АС-ЗУ и
стойки приема измерительной информации СПТ-ЗИ. Стационарные автоматические
приборы контроля концентрации метана отключают подачу электроэнергии к
шахтным машинам и механизмам при концентрации метана: в призабойных
пространствах тупиковых выработок и у полков в вертикальных стволах 2%; в
исходящих струях очистных выработок и выейочных участков 1,3%; в исходящих
струях из тупиковых выработок и стволов, у передвижных электрических
подстанций в тупиковых выработках и в перекачных камерах водоотлива
вертикальных стволов 1 %; в поступающих струях выемочных участков и очистных
выработок, перед ВМП с электрическими двигателями 0,5%; в слоевых и местных
скоплениях метана в погашаемых за подвиганием лавы тупиках вентиляционных
выработок 2%.
Разработана система АКМ типа «Метан», состоящая из анализаторов концентрации
метана АТ-1, АТВ-1, АТЗ-1, АТВ-3. Она позволяет наряду с осуществлением
непрерывного контроля концентрации метана обозначать телемеханическую
информацию на показывающих приборах и передавать ее подсистемам
телемеханики. Верхний предел измерения концентрации метана системой «Метан»
2,5%, предел ее погрешности ±0,3 %.
В выработках в местах с невысокой скоростью воздушной струи и интенсивного
(например, суфлярного) выделения метана образуются местные скопления.
Правила безопасности запрещают иметь концентрацию метана в местных
скоплениях
2 % и более. Разновидностью местных скоплений метана являются слоевые. Под
ними понимают скопления метана у кровли выработки с концентрацией,
превышающей среднюю по сечению выработки на ее участке длиной более 2 м.
Слоевые скопления метана возникают у кровли подготавливающих выработок, в
пустотах за их крепью, в скважинах и возле их устья, у вентиляционных
перемычек, вблизи бутовых полос. Протяженность слоевого скопления метана
может достигать десятков метров. Слои метана обычно образуются в выработках
при скорости движения воздуха менее 0,5—1 м/с.
В очистных выработках местные скопления метана образуются у очистных
комбайнов и под скребковыми конвейерами.
Контроль за всеми слоевыми скоплениями метана в выработках ведут
инженерно-технические работники участка ВТБ с помощью шахтных
интерферометров (периодичность контроля— не реже одного раза в сутки) и
стационарные автоматические приборы. Местные скопления метана в очистных
забоях ежесменно контролируются инженерно-техническими работниками добычного
участка и участка ВТБ. В шахтах III категории, сверхкатегорных и
разрабатывающих опасные по выбросам угля и газа пласты контроль концентрации
метана в местных скоплениях метана возле очистных комбайнов (врубовых машин)
и проходческих комбайнов, работающих в угольных забоях, осуществляется с
помощью автоматических приборов, встроенных в комбайны, и приборов
эпизодического действия.
—Для оперативного количественной анализа состава газовых смесей, содержащих
кислород, водород, метан, оксид и диоксид углерода используются портативные
искробезопасные хроматографы «Поиск-1» и «Поиск-2», которые дают показания
о концентрации любого из указанных газов в шахтном воздухе. Концентрацию
газов отсчитывают по стрелочному прибору и специальной переводной шкале.
Диапазон измерения содержания газов: кислорода — 0—22 %; метана и диоксида
углерода —
Для оперативного контроля содержания оксида углерода и азота, сероводорода и
сернистых газов применяют химические переносные трубчатые газоопределители
ГХ-4 с аспиратором АМ-3. Для обнаружения и контроля содержания оксида
углерода в зоне эндогенных пожаров используют стационарный газоанализатор
«Сигма СО».