Изменение состава и свойств воздуха при движении по горным выработкам.

Лекция № 1.

Аэрология (Рудничная и промышленная вентиляция) обеспечивает требуемое количество воздуха на рабочих местах и создает необходимые санитарно-гигиенические условия труда рабочих, повышает уровень безопасности работ.

 

В дисциплине «Аэрология» рассматриваются следующие вопросы:

 

– атмосфера горных выработок, нормативные требования к ее состоянию;

 

– способы и средства нормализации состава атмосферы и производственного

микроклимата;

 

– основные законы аэромеханики горных предприятий;

 

–основы аэрогазодинамики и динамики аэрозолей горных выработок;

 

– особенности вентиляции объектов горного производства и подземного строительства;

 

– способы, схемы и методы проектирования вентиляции при ведении подземных горных

работ;

 

–контроль параметров атмосферы горных выработок.

 

 

Цель курса: получение знаний и практических навыков по созданию нормальных условий проветривания горных выработок, тоннелей, подземных сооружений при их строительстве и эксплуатации.

Задачи: изучение рудничного воздуха и законов его движения по выработкам, схем и способов вентиляции горных выработок при их проходке и эксплуатации, изучение структуры и организации работы службы вентиляции на шахте.

 

 

Сфера профессионального использования:

– при проектировании: расчет вентиляции, подбор вентиляторов для проветривания горных выработок, проектирование вентиляционных сооружений;

– при строительстве шахт и подземных сооружений: соблюдение ПБ, контроль состава рудничного воздуха, эксплуатация вентиляционных сооружений и т.п.

Тема1. АТМОСФЕРА ПОДЗЕМНЫХ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК.

Атмосферный воздух.

Атмосферный воздух представляет собой смесь газов и паров. Состав атмосферного воздуха вследствие высокой турбулизации довольно постоянен над всей земной поверхностью до высот порядка 20 км. Сухой атмосферный воздух при нормальном давлении содержит по объему около:

 

 

азот – 78,08%

 

кислород – 20,95%

 

аргон – 0.93%

 

углекислый газ – 0.03%

 

гелий, неон, криптон, радон, водород - суммарно 0.1%

 

В земной атмосфере всегда содержится определенное количество механических примесей: пыль, включая дымы, мельчайшие капельки влаги, кристаллы льда. Запыленность воздуха, как правило, больше над материками. С высотой запыленность резко падает.

Изменение состава и свойств воздуха при движении по горным выработкам.

Атмосферный воздух, поступая в подземные выработки шахт и перемещаясь по ним, изменяется:

Физическое состояние (давление, температура, скорость)

давление увеличивается с ростом глубины шахт (в глубоких шахтах давление может быть более 850 мм. рт. ст.), также на величину давления оказывает работа шахтных вентиляторов;

уменьшаются суточные и сезонные колебания температуры, по сравнению со среднегодовой температурой воздуха на поверхности, с глубиной температура повышается и в глубоких шахтах при отсутствии охлаждения может составлять более 30 C;

Скорость воздуха в подземных выработках регламентируется требованиями ПБ и изменяется в пределах 1 - 16 м/сек.

Химический состав

уменьшение содержания кислорода, увеличение содержания углекислого газа и азота и в появлении ряда газов, не содержащихся в земной атмосфере (метан, окись углерода и др.)

Загрязнение механическими примесями (пылью, копотью)

повышается агрязненность воздуха механическими примесями вследствие происходящих в шахте процессов дробления горных пород и полезного ископаемого, а в некоторых случаях также в результате работы двигателей внутреннего сгорания и наличия в выработках открытого огня.

Влажность

влажность шахтного воздуха повышается вследствие притока в выработки подземных вод и составляет в среднем 80-90%.

 

Воздух, заполняющий горные выработки, называется рудничным.

 

Воздух, поступивший с поверхности называют свежим, если его состав существенно не отличается от атмосферного.

 

Воздух, прошедший объекты проветривания и насыщенный вредными газами и пылью, называют загрязненным (отработанным).

 

Рудничная пыль.

Рудничная пыль – мелкие и мельчайшие частицы твердого минерального вещества, способные витать в воздухе или быть осевшими. Запыленность воздуха характеризуется концентрацией витающей пыли.

Рудничная пыль является причиной профессиональных заболеваний печени, легких, почек, желудка.

Взрывчатые свойства пыли.

Многие твердые негорючие вещества становятся взрывчатыми в пылеобразном состоянии. Это объясняется огромной поверхностью соприкосновения распыленного вещества с кислородом воздуха.

Установлено, что:

- пыль может взрываться при полном отсутствии метана;

- пыль может превратить взрыв небольшого количества метана во взрыв большой силы;

- присутствие в воздухе тонкой и сухой угольной пыли снижает нижний предел - взрывчатости смеси метана с воздухом; смесь становится взрывчатой при содержании метана меньше 5%;

- при участии угольной пыли во взрыве продукты его всегда содержат большое количество окиси углерода, которая может явиться причиной гибели людей.

Температура воспламенения угольной пыли составляет 700 - 800⁰С.

Угольной пыли

 

Химический состав пыли. Главными компонентами в составе летучих веществ, обуславливающими взрывчатость пыли, являются смолистые соединения и тяжелые углеводороды. Основными горючими составляющими летучих веществ являются метан, водород, окись углерода, углекислый газ, этан, тяжелые углеводороды и др. Нижний предел взрывчатости смеси газообразных продуктов термического разложения угля практически постоянен и равен 4,2%.Взрывчатость обуславливается одновременным влиянием всех горючих компонентов.

Дисперсность пыли. Дисперсный состав пыли является существенным фактором, определяющим ее взрывчатость. При больших размерах частиц пыли наблюдается почти линейный рост силы взрыва с увеличением дисперсности или удельной поверхности пыли. Однако, это возрастание, начиная с частиц диаметром 100 мк, продолжается значительно медленнее. Сила взрыва в отдельных случаях достигает максимума при диаметре частиц около 10 мк. Взрывчатость угольной пыли растет с увеличением степени ее измельчения, и поэтому в шахте по мере удаления от источника пылеобразования она становится потенциально более взрывоопасной.

Состав атмосферы. Существенное значение имеет состав среды, в которой происходит взрыв. Если в шахтной атмосфере содержится метан, взрыв возможен при более низких концентрациях пыли. Установлено, что нижний предел взрываемости сильновзрывчатой пыли равен 17 - 18 г/м³, а в присутствии 2,5% метана он понижается до 5 - 6 г/м³.

Влажность пыли. Фактор влажности играет существенную роль при оценке взрывчатости пыли. Влага действует как инертная добавка. Так как теплоемкость воды больше теплоемкости инертной пыли, то с учетом теплоты испарения вода поглощает тепла в 5 раз больше, чем инертная пыль. Взвешенная в шахтном воздухе пыль с любым содержанием влаги при наличии мощного источника воспламенения может взорваться.Основным фактором в защитном действии влаги от взрыва является связывание осевшей пыли на почве и боковых поверхностях горных выработок.

Зольность пыли. Наличие золы снижает взрывчатость угольной пыли, поскольку часть образующегося тепла расходуется на нагрев частичек инертной пыли, что приводит к снижению температуры аэрозоля. Естественное содержание золы в угле обычно недостаточно, чтобы предупредить взрыв. Поэтому применяют искусственное озоление пыли в выработках – осланцевание.

Лекция № 1.

Аэрология (Рудничная и промышленная вентиляция) обеспечивает требуемое количество воздуха на рабочих местах и создает необходимые санитарно-гигиенические условия труда рабочих, повышает уровень безопасности работ.

 

В дисциплине «Аэрология» рассматриваются следующие вопросы:

 

– атмосфера горных выработок, нормативные требования к ее состоянию;

 

– способы и средства нормализации состава атмосферы и производственного

микроклимата;

 

– основные законы аэромеханики горных предприятий;

 

–основы аэрогазодинамики и динамики аэрозолей горных выработок;

 

– особенности вентиляции объектов горного производства и подземного строительства;

 

– способы, схемы и методы проектирования вентиляции при ведении подземных горных

работ;

 

–контроль параметров атмосферы горных выработок.

 

 

Цель курса: получение знаний и практических навыков по созданию нормальных условий проветривания горных выработок, тоннелей, подземных сооружений при их строительстве и эксплуатации.

Задачи: изучение рудничного воздуха и законов его движения по выработкам, схем и способов вентиляции горных выработок при их проходке и эксплуатации, изучение структуры и организации работы службы вентиляции на шахте.

 

 

Сфера профессионального использования:

– при проектировании: расчет вентиляции, подбор вентиляторов для проветривания горных выработок, проектирование вентиляционных сооружений;

– при строительстве шахт и подземных сооружений: соблюдение ПБ, контроль состава рудничного воздуха, эксплуатация вентиляционных сооружений и т.п.

Тема1. АТМОСФЕРА ПОДЗЕМНЫХ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК.

Атмосферный воздух.

Атмосферный воздух представляет собой смесь газов и паров. Состав атмосферного воздуха вследствие высокой турбулизации довольно постоянен над всей земной поверхностью до высот порядка 20 км. Сухой атмосферный воздух при нормальном давлении содержит по объему около:

 

 

азот – 78,08%

 

кислород – 20,95%

 

аргон – 0.93%

 

углекислый газ – 0.03%

 

гелий, неон, криптон, радон, водород - суммарно 0.1%

 

В земной атмосфере всегда содержится определенное количество механических примесей: пыль, включая дымы, мельчайшие капельки влаги, кристаллы льда. Запыленность воздуха, как правило, больше над материками. С высотой запыленность резко падает.

Изменение состава и свойств воздуха при движении по горным выработкам.

Атмосферный воздух, поступая в подземные выработки шахт и перемещаясь по ним, изменяется: