Измерение депрессии в горных выработках

Дата: 2025-05-25; Просмотры: 4

Оценка:

0.00 из 5.00 — оценок

Скачиваний: 0

Скачать

Цель работы: приобретение практических навыков по измерению депрессии в горных выработках многопре­дельным микроманометром ММН.

Содержание работы

1. Ознакомление с теоретическими основами измерения разности давления (депрессии).

2. Изучение устройства и принципа действия многопре­дельного микроманометра ММН.

3. Проведение измерения депрессии.

Депрессия и принцип ее измерения

Депрессией в рудничной вентиляции называется раз­ность давлений, которая вызывает перемещение воздуха в горных выработках.

Разность статических давлений называется стати­ческой депрессией (h_ст) разность динамических давлений – динамической депрессией (h_дин) и разность полных давле­ний – полной депрессией (h_п).

Для того чтобы уяснить, как измеряется разность давлений, рассмотрим следующую схему (рис. 21).

Присоединим стеклянную U-образную трубку 1, на­половину заполненную водой, к трубопроводу, в котором движется воздух. Если давление в трубопроводе меньше атмосферного, то в том колене трубки, которое присое­динено к трубопроводу, вода поднимется, а в другом опустится; по разности уровней столбиков воды можно определить статическое давление (h_ст) в мм вод. ст. или в кгс/м². Это связано с тем, что величина давления не зави­сит от площади столба воды и каждый миллиметр водя­ного столба соответствует 1 кгс/м².

При измерении давления в нагнетательном трубопро­воде вода поднимается в колене, сообщающемся с атмо­сферной 4.

Рис. 21. Схема к пояснению замеров разности давлений

Присоединим теперь трубку, конец которой введен в воздухопровод и загнут под прямым углом навстречу по­току воздуха 2. Динамическое (скоростное) давление воз­духа, набегающего на загнутый конец трубки, передается на мениск в колене, присоединенном к трубопроводу, и уровень воды в этом колене поднимется на меньшую вы­соту; следовательно, в другом колене, открытом в атмо­сферу, вода опустится на меньшую высоту. Разность вы­сот а'в' столбиков воды будет меньше первоначальной разности высот на величину скоростного давления, кото­рое определяется по формуле:

где р – плотность воздуха, кг/м³;

V – скорость движения воздуха, м/с.

Аналогичный опыт в нагнетательном трубопроводе покажет, что разность высоты в столбиков воды бу­дет больше разности высот а'в' на величину того же ди­намического давления.

Таким образом, полная депрессия h _п будет равна ал­гебраической сумме статической h_ст и динамической h_дин депрессий, причем:

h _п = h_ст – h_дин во всасывающем трубопроводе (9)

h _п = h_ст – h_дин в нагнетательном трубопроводе (10)

Если присоединить к трубопроводу (безразлично – всасывающему или нагнетательному) оба колена стек­лянной трубки 3 и 6, то статическая депрессия, воздей­ствующая на мениски в обоих коленах, взаимно уравновесится, и разница высот столбиков воды, выраженная в мм вод. ст., будет численно равна динамической депрессии h_дин. На описанном выше принципе работают водяные депрессиометры.

Приборы и оборудование

Лаборатория, в которой проводятся исследования, позволяет в модели горной выработки проводить непо­средственное измерение депрессии с помощью многопре­дельного микроманометра ММН банкового типа (рис. 22).

Рис. 22. Микроманометр ММН: 1 – металлический резервуар,

2 – измерительная трубка, 3 – трехходовой кран, 4 – резиновый шланг,

5 – регулирующий барабан, 6 – уровень, 7 – винты для регулирования

горизонтального положения подставки, 8 – подставка

Микроманометр состоит из металлического резервуа­ра 1, подсоединенного через резиновый шланг с заклю­ченной в металлическую оправу стеклянной измеритель­ной трубкой 2. Трубку, имеющую миллиметровую шкалу с деления у до 250 мм, можно устанавливать под разны­ми углами наклона, соответствующими значениями фактора прибора К_п и равными 0,2; 0,3; 0,4; 0,6 и 0,8.

Для установки мениска жидкости в трубке в нулевое положе­ние служит регулирующий барабан 5. Конец измеритель­ной трубки соединяется резиновым шлангом 4 с треххо­довым краном 3.

Рис. 23. Схема включения трехходового крана: 1 – при контроле нуля,

2 – при замерах, 3 – к стеклянной трубке, 4 – в атмосферу

Трехходовой кран (рис. 23) имеет три штуцера, обо­значенных буквами A, В, С и отверстие 0 для сообщения с атмосферой.

Штуцер А используется для постоянного соединения крана со стеклянной измерительной трубкой. При изме­рении избыточного давления резиновая трубка, идущая от места замера, надевается на штуцер С, а при измерении вакуумметрического давления – на штуцер В. При измере­нии разности давлений плюсовая трубка надевается на штуцер С, а минусовая – на штуцер В.

Каналы в трехходовом кране расположены так, что при повороте его пробки против часовой стрелки до упора резервуар и измерительная стеклянная трубка сооб­щаются с атмосферой, а отверстия к штуцерам В и С перекрываются. При этом положении трехходового крана контролируется «нуль».

При повороте пробки по часовой стрелке до упора штуцер С сообщается с резервуаром, а штуцер В со штуцером А и через него – со стеклянной измерительной труб­кой. При этом положении трехходового крана проводятся замеры.

Микроманометр снабжен двумя уровнями 6 и винтами 7, с помощью которых регулируется положение подставки 8.

Микроманометр позволяет измерять перепады давле­ний до 250 мм вод. ст. с точностью до 0,1 мм вод. ст.

Истинную величину перепада давлений рассчитывают по формуле:

h = к_п к_с l _н.с , (11)

где к_п – фактор прибора;

к_с – коэффициент, учитывающий изменение плотности спирта, при изменении температуры;

l _н.с – длина наклонного столбика жидкости в измерительной трубке, мм.

Порядок проведения замеров

Задание 1. Замерить разряжение (депрессию), которое создает вентилятор местного проветривания, работающий на всасывание в вентиляционной трубке.

Работа выполняется в такой последовательности:

1) установить прибор на устойчивом столе, подставке и т. п.;

2) отрегулировать винтами 7 положение прибора так, чтобы в каждом уровне пузырек стоял в центре;

3) провернуть пробку трехходового крана против часовой стрелки до упора, поставить кронштейн с измери­тельной трубкой на необходимый наклон и регулирую­щим барабаном 5 скорректировать на «нуль»;

4) присоединить один конец резиновой трубки к штуцеру В микроманометра, а второй – к кранику вентиляционной трубы по указанию преподавателя;

5) повернуть пробку трехходового крана по часовой стрелке до упора;

6) включить вентилятор и снять показания прибора;

7) результаты занести в таблицу;

8) вычислить истинную величину разряжения.

Задание 2. Замерить разность давлений (депрессию), которую создает вентилятор, работающий на всасывание в вентиляционной трубе: в сечениях, между краниками (по указанию преподавателя).

Последовательность работы с прибором остается прежней.

Для замера берут две резиновые трубки. Один конец плюсовой трубки надевают на штуцер С трехходового крана, а второй – соединяют с краником вентиляционной трубы. Концы минусовой трубки соединяют соответственно со штуцером В и краником трубы.

Результат замера заносят в таблицу 6 и вычисляют истинную депрессию.

Таблица 6

Содержание отчета

1. Дать определение депрессии.

2. Привести рис. 21 и коротко описать, на чем основан принцип измерения статической, динамической и полной депрессии.

3. Указать, каким прибором измеряется депрессия, что такое фактоp прибора, какие измерения им можно вы­полнить и как вычисляется истинная величина перепада давлений.

4. В сжатой форме описать ход выполнения работы по замеру депрессии.

5. Провести замеры и заполнить таблицу.

Контрольные вопросы и задания

1. Сформулируйте понятие депрессии в рудничной вентиляции.

2. По рис. 21. объясните, на чем основан принцип изме­рения статической, динамической и полной депрессии.

3. Объясните устройство и принцип действия микро­манометра ММН.

4. Как проводятся замеры избыточного и вакуумметрического давлений, а также их разность?

5. Что такое фактор прибора К_П?

6. Как определяется истинная величина перепада давлений?

Практическое занятие 7

Определение концентрации газов шахтными

интерферометрами

Цель работы: приобретение практических навыков по опре­делению концентрации метана, диоксида углерода и кислорода в рудничном воздухе с помощью интерференционных газоанализаторов.

Содержание работы

Ознакомление с устройством, принципом действия и техническими параметрами газоанализаторов.

Краткие сведения о газах, определяемых шахтными

интерферометрами

Метан (СН₄) – газ без цвета, запаха и вкуса. Плотность – 0,55. Вытесняет кислород из воздуха, в результате чего наступает аноксемия (кислородное голодание). Образует с воздухом горючие и взрывчатые смеси. Взрывается при содержании в пределах от 5 до 14 %, если температура источника воспламенения достигает 650–750 °С.

Самые крупные аварии с массовыми человеческими жертвами происходили при взрывах метана. Встречается в основном в угольных шахтах, реже – в рудниках.

По правилам безопасности содержание метана в струе, поступающей в очистные забои и подготовительные выработки, не должно превышать 0,5 %, а в исходящей струе – 1 %.

Диоксид углерода (СО₂) постоянно вырабатывается в организме, не поддерживает дыхание и горение. Смерть наступает от вытеснения кислорода из воздуха при содержании СО₂ от 5 до 12 %.

По правилам безопасности содержание СО₂ на рабочих местах должно быть 0,5–0,75 % в исходящей струе крыла, горизонта, рудника.

Кислород (О₂) – газ без цвета, запаха и вкуса, плотность 1,11. Легко соединяется со многими веществами, поддерживает горение. Необходим для дыхания человека. Без кислорода человек может прожить 4–5 мин.

По правилам безопасности содержание О₂ в горных выработках должно быть не менее 20 %.

Интерференционный газоанализатор ИГА

ИГА предназначен для определения в шахтах (рудниках) концентра­ции метана, диоксида углерода и кислорода при их совместном при­сутствии в рудничном воздухе.

Основные параметры прибора:

1. Пределы измерения концентраций:

– метана и диоксида углерода от 0 до 6 % по объему;

- кислорода от 20,9 до 5 % по объему;

2. Цена деления шкалы СН₄, и СО₂ – 0,5 %.

3. Цена деления шкалы О₂ – 1 %.

4. Масса прибора с футляром – 2,5 кг.

5. Выполнение прибора – рудничное, искробезопасное РИ.