Автономный прибор для отбора проб воздуха в пылегазовом облаке при проведении взрывных работ в карьерах

тиляции при пожаре метропоезда в тоннеле. По результатам расчетов для перегона ст. «Сибирская» -ст. «Площадь Гарина-Михайловского» разработаны рекомендации по включению тоннельных вентиляторов для обеспечения требуемого воздухораспреде-ления. Показаны схемы включения системы вентиляции, которые обеспечивают безопасность путей эвакуации людей из горящего на перегоне поезда. Рекомендованы места установки быстровозводимых пожарных перемычек, позволяющих создать требуемое воздухораспределение.

2. Определено время безопасной эвакуации пассажиров и обслуживающего персонала из горящего метропоезда. На основе расчета температуры смеси пожарных газов и воздуха, проходящей через дымоудаляющий вентилятор, определено время нагрева элементов клиноременной передачи вентилятора до предельной температуры, при которой возможно обеспечить надежную передачу вращающего момента

электродвигателя на рабочее колесо вентилятора. Исследованиями установлено, что через 8-45 мин. после начала движения горячих пожарных газов через дымоудаляющий вентилятор температура клиноременной передачи превысит допустимую величину и вентилятор не сможет обеспечить требуемый для безопасной эвакуации людей расход воздуха. Указанное время является определяющим для расчета максимального времени безопасного вывода людей из зоны пожара и задымления.

Вывод: Разработана методика, позволяющая для сложных вентиляционных сетей определить возможные схемы включения вентиляторов и параметры воз-духораспределения, обеспечивающие безопасность путей эвакуации людей из зоны пожара или задымления. Методика расчета воздухораспределения в вентиляционных сетях метрополитенов может быть распространена также на транспортные тоннели, шахты и рудники.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Лугин И.В., Красюк A.M., Чиги-шев A.H. Взаимное влияние режимов вентиляции станций линии метрополитена //Метро. - 2002. - № 2. - С. 36-38.

2. Голиков А.Д., Негодаев Г.Д., Чижиков В.П. Требуемый предел огнестойкости обделок тоннелей метрополитена // Борьба с пожарами в метро-

политенах. Сборник научных трудов.-М.: ВНИИПО МВД РФ, 1992. -С 71-81.

3. Петров Н.Н, Тимошенко Н.И. Тепловой режим вентиляционных стволов и его регулирование // ФТПРПИ. - 1985. - № 3. - с. 59 - 64.

4. Медведев Б.И. Тепловые основы вентиляции шахт при нормальных

и аварийных режимах проветривания. Киев - Донецк, издательское объединение «Вища школа», Головное изд-во, 1978, 156 с.

5. Зельдович Я.Б., Райзер Ю.П. Физика ударных волн и высокотемпературных гидродинамических явлений, - М.: Наука, 1966.

КОРОТКО ОБ АВТОРАХ

Зедгенизов Д.В — кандидат технических наук, ИГД СО РАН, г. Новосибирск. Лугин И.В. - аспирант, ИГД СО РАН, г. Новосибирск.

© П.В. Бересневич, В.В. Ежов,

В.Ю. Тышук, 2003

УЛК 622.411.51

П.В. Бересневич, В.В .Ежов, В.Ю. Тышук

АВТОНОМНЫЙ ПРИБОР ЛАЯ ОТБОРА

ПРОБ ВОЗЛУХА В ПЫАЕГАЗОВОМ ОБААКЕ

ПРИ ПРОВЕЛЕНИИ ВЗРЫВНЫХ РАБОТ В КАРЬЕРАХ

лЯЧтбора проб воздуха с вредными примесями при Приведении взрывов в карьерах существует не-СкЗлЪко конструкций приборов, позволяющих осуществлять контроль состава атмосферы в верхней и нижней части пылегазового облака, а также на поверхности и внутри горной массы.

Институтом ВНИИБТГ был разработан прибор для экспресс-отбора пылегазовых проб в верхней части пылегазового облака [1]. Прибор представляет вакуу-мированную емкость, на которой закреплен патрон с пылевым фильтром. Патрон сообщается с регулятором

расхода воздуха, выполненным в виде камеры. Прибор работает следующим образом. Включением по радио электромагнитного клапана открывается доступ воздуха через пылезаборный патрон и регулятор расхода воздуха в вакуу-мированную емкость. Система управления осуществляется с помощью радиосигналов с вертолета, к которому крепится секция из четырех приборов на внешней подвеске. При отборе проб указанный контейнер с приборами, прикрепленный к вертолету на специальной внешней подвеске, доставлялся в верхнюю часть пылегазового облака. Таким образом, из вышесказанного следует, что работа данного прибора трудоемка, сопряжена со сложным техническим оснащением и со значительными материальными затратами. Для отбора проб воздуха в нижней части пылегазового облака ВННИБТГ предложен прибор, работающий на принципе водяного аспиратора [2]. Корпус прибора изготавливается из оцинкованного железа в виде сосуда ем-

Место испытания Навеска пыли на фильтре, мг Концентрация пыли в воздухе, мг/м3

Прибор АПО-1 Водяной аспиратор 2 Водяной аспиратор 3 Прибор АПО-1 Водяной аспиратор 2 Водяной аспиратор 3

НКГОК карьер №3 34,4 25,1 - 3440 3015 -

ЮГОК 5,2 4,5 3,5 624 540 420

костью 10 л. Аспиратор оснащен сейсмическим пускателем, который срабатывает в момент взрыва и приводит к падению металлического патрубка. Патрубок соединен с сосудом, который наполнен водой. При падении вода выливается, загрязненный воздух через пылезаборный патрон просачивается в сосуд благодаря образовавшемуся вакууму. При полном выливании воды сосуд закрывается специальным клапаном.

Применение указанного прибора показало его недостаточную устойчивость и стабильность срабатывания при взрыве. Кроме этого прибор срабатывает мгновенно после взрыва. Одновременно со срабатыванием начинается отбор загрязненного воздуха. Однако для установления истинной концентрации пыли в пылегазовом облаке необходимо некоторое время, за которое облако доходит до места установки приборов.

В связи с этим НИИБТГ был сконструирован новый автоматический прибор для отбора пылевых проб АПО-1. Настоящий прибор представляет собой автономный электрический аспиратор, который управляется с помощью разработанного блока автоматики. Для определенной задержки во времени до начала отбора пробы воздуха, которая зависит от расстояния, на котором установлен прибор от взрываемого блока (20-40 м), а также для регулирования времени отбора пылевых проб, электрическая схема предусматривает два режима работы: режим ожидания начала отбора пробы и режим отбора. Каждый из режимов имеет длительность от I до 1000 с, т.е. в среднем около 17 мин., что вполне достаточно для получения представительной навески пыли.

Конструктивно прибор АПО-1 состоит из противоударного металлического корпуса, внутри которого размещены: электрический аспиратор (напряжение питания от 5 до 12 В); блок управления аспиратором; устройство срабатывания от сейсмического толчка; блок аккумуляторных батарей. Функциональная схема прибора АОП-1 приведена на рис. 1. Доступ ко всем указанным блокам осуществляется через верхнюю крышку прибора. Панель управления прибором находится на боковой панели корпуса и также закрывается крышкой. Обе крышки снабжены резиновыми прокладка -ми, что обеспечивает герметичность прибора от пыли. Устройство срабатывания прибора от сейсмического толчка представляет собой металлический наклонный желоб, по которому свободно перемещается металлический цилиндр. В исходном состоянии цилиндр находится в верхней части желоба в специально предусмотренном углублении, а после толчка - в нижней части, в которой находится микропереключатель, работающий на замыкание. Блок управления прибором АПО-1 состоит из корпуса, трех печатных плат и панели управления. Печатные

платы включают: плата индикации режимов работы прибора, плата автоматики, стабилизированный источник питания, преобразующий напряжение аккумуляторных батарей в 5 В.

Принципиальная электрическая схема блока построена на серийно выпускаемых микросхемах двух серий К555 и К176. Это связано о тем, что одним из условий при разработке прибора было его малое электропотребление. Микросхемы указанных серий наиболее отвечают указанным требованиям.

Для точного отсчета временя работы выбранного режима в блока автоматики предусмотрен кварцевый генератор импульсов длительностью 1с, который выполнен на специализированной микросхеме. В качестве кварца выбран стандартный часовой 32768 Гц. Для запоминания заданных значений времени режимов ожидания и отбора пробы в блоке автоматики применены двоично-десятичные реверсивные счетчики. Включение двигателя электрического аспиратора осуществляется с помощью электрического аккумулятора, выходным элементом которого является транзисторный усилитель. Для удобства присоединения к прибору пылезаборного патрона и расходомера воздуха электрического аспиратора на корпусе прибора предусмотрены специальные резьбовые соединения и комплект присоединительных штуцеров.

Для удобства и надежной работы прибора АПО-1 а нем предусмотрен контрольный режим проверки его работоспособности, который заключается в следующем. Необходимо включить тумблер питания. При этом начинают светиться два трехразрядных индикатора. Их показания при включении - нулевые. Загорается также индикатор готовности прибора к работе. Далее выбирается первый необходимый режим работы: или ожидания или отбора. После этого можно приступить к установке необходимой длительности работы выбранного режима. Подготовка производится с помощью двух кнопок. Первая кнопка обеспечивает возможность ускоренной установки времени, а вторая - точной. В слу-

Рис. 1. Функциональная схема прибора АПО-1

чае неверной установки времени или необходимости изменения показаний индикатора предусмотрена кнопка сброса. После ее нажатия показания индикатора обнуляются. Запоминающее устройство блока автоматики также находится в исходном состоянии. После набора необходимого значения времени выбранного режима работ, выбирают второй режим работы и повторяют все операции сначала.

Для проверки работы прибора нажимают микропереключатель, который находится в прорези верхней крышки прибора. При этом загорается индикатор и начинается режим ожидания заданной длительности. После окончания заданного времени индикатор гаснет и загорается другой индикатор. Он сигнализирует о включении режима отбора. При этом включается двигатель электрического аспиратора и продолжает работать заданное время. После его окончания двигатель выключается и индикаторы гаснут. Прибор, таким образом, проверен и готов к работе.

Подготовка прибора к отбору пробы на взрываемом блоке ничем не отличается от его контрольной проверки. Для работы в карьере прибор нужно поместить на блоке в защитный кожух и установить цилиндр устройства срабатывания в исходное положение. Все остальные операции аналогичны операциям контрольной проверки прибора.

Для определения работоспособности прибора в условиях массовых взрывов карьеров были проведены промышленные испытания экспериментального образца прибора АПО-1. Испытания проводились на двух карьерах: НКГОКа (карьер № 3), и ЮГОКа. Схема расположения приборов на взрываемом блоке представлена на рис. 2. В первом случае испытываемый прибор АПО-1 был установлен в 30 м от первой скважины. Рядом с ним для контроля устанавливались обычные водяные аспираторы. Продолжительность ожидания начала отбора пробы устанавливалась 20 с, продолжи-

Рис. 2. Схемы расположения экспериментального прибора АОП-1 и существующего водяного аспиратора: 1 - место установки прибора АОП-1; 2, 3 - место установки водяных аспираторов

тельность отбора пробы -120 с, т.е. 2 мин. Во втором случае прибор АПО-1 был расположен в 20 м и от взрываемого блока. В десяти метрах от него для контроля были поставлены два обычных водяных аспиратора. Продолжительность ожидания отбора пробы устанавливалась в этом случае 15 с, а продолжительность отбора 100 с. Расход воздуха аспиратора прибора АПО-1 в обоих случаях был 5 л/мин.

В результате испытаний оба раза с помощью прибора АПО-1 были получены фильтры с представительной навеской пыли. Результаты обработанных замеров представлены в таблице.

Расчет концентрации пыли в случае использования прибора АПО-1 производился с помощью известной зависимости:

р N = 6-104 •— , q -г

где N - концентрация пыли в воздухе, мг/м3; Р - навеска пыли на фильтре, мг; q - расход воздуха в аспираторе, л/мин; г - продолжительность отбора пробы, с.

Концентрация пыли в случае использования существующих водяных аспираторов определялась по формуле

N = 1,15-102 •----- ----- ,

4 ож'

где г - время ожидания прибора АПО-1 до начала

ож

отбора пробы, с.

Как видно из таблицы сходимость данных, полученных с использованием водяных аспираторов и прибора АПО-1 удовлетворительная и он может использоваться для отбора пылевых проб при массовых взрывах в карьерах.

В дальнейшем экспериментальный образец прибора был апробирован в условиях проведения массовых взрывов на карьере Костомукшского ГОКа и карьере НКГОКа. Отказов при отборе проб не было. Таким образом, прибор АОП-1 позволяет эффективно осуществлять отбор проб из пылегазового облака. При несложной доработке прибора возможен отбор газовых проб. Так как прибор компактен и имеет противоударный корпус с небольшими размеры, то он может быть использован в условиях шахт.

1. Борьба с пылью в рудных

карьерах / В.А. Михайлов, П.В. Бе-ресневич, В. Г., Борисов и др. - М.: Недра, 1981. - 261 с.

2. Методические указания по определению и расчету неорганизованных выбросов пыли и ядовитых газов массовыми взрывами и экска-

СПИСОК АИТЕРАТУРЫ

ваторными забоями в карьерах. -Минчермет СССР, Кривой Рог, 1982. - 27 с.

КОРОТКО ОБ АВТОРАХ

БересневичП.В. - профессор, доктор технических наук,, зав. кафедрой, Криворожский технический университет. Ежов В.В. — кандидат технических наук., зав. лабораторией, НИИБТГ, г.Кривой Рог;

Тыщук В.Ю. - кандидат технических наук, зав. лабораторией, НИИБТГ, г.Кривой Рог.