Аналіз причин виникнення вибухів метану на вугільних шахтах, засобів і систем аерогазового захисту. Причини відмов газоаналізаторів в результаті дії екстремальних значень неконтрольованих чинників і несанкціонованого втручання в роботу газоаналізаторів.
Аннотация к работе
Наявність великої кількості небезпечних і шкідливих виробничих чинників, характерних для вугільних шахт, призводить до високого рівня травматизму, професійної захворюваності і аварійності в галузі. Однією з причин виникнення вибухів є недостатня надійність засобів контролю вибухонебезпечності гірничих виробок шахт, що призводить до неспрацьовування автоматичного газового захисту при аварійних загазуваннях. Особливу небезпеку являє несанкціоноване втручання в роботу стаціонарних засобів контролю метану, у результаті якого неспрацьовування автоматичного газового захисту може призвести до несвоєчасного відключення електроустаткування на аварійній дільниці або до помилкового включення машин і механізмів при наявності вибухонебезпечної концентрації метану. Воно реалізується шляхом замикання або шунтування лінії звязку, обмеження доступу метану до чутливих елементів засобів контролю (обливання водою датчика, огортання мокрим одягом та ін.), просторового переміщення датчиків тощо. Для досягнення поставленої мети необхідно: - виконати аналіз існуючих способів, засобів і систем контролю вибухонебезпечності гірничих виробок, з погляду забезпечення надійності вибухозахисту при несанкціонованих втручаннях у роботу засобів контролю метану і дії екстремальних значень чинників, що впливають на роботу газоаналізаторів;У першому розділі виконано аналіз стану аварійності і травматизму в гірничодобувній промисловості, впливу на нього процесів переоснащення шахт засобами контролю вибухонебезпечності, особливостей виникнення вибухонебезпечних умов у гірничих виробках вугільних шахт, методів і засобів контролю вибухонебезпечності гірничих виробок шахт. Аналіз показав, що одним з основних факторів, який спричиняє вибухи газу на вугільних шахтах України є неспрацьовування автоматичного газового захисту або сигналізації про наявність неприпустимої концентрації метану при аварійних загазуваннях гірничих виробок шахт. Оснований елемент систем аерогазового захисту - газоаналізатори експлуатуються в складних підземних умовах, що характеризуються високою вологістю, наявністю високих концентрацій метану та хімічно активних газів, які утворяться при вибухових роботах і пожежах, можливістю впливу на чутливі елементи газоаналізаторів ударних дій, мінералізованої шахтної води тощо. Відсутність автоматичної діагностики стану засобів контролю вибухонебезпечності і виявлення несанкціонованого втручання в їх роботу обумовлює недостатню надійність систем вибухозахисту через відмову засобів автоматичного газового контролю при аварійних загазуваннях гірничих виробок шахт. Програмою досліджень передбачалося вивчення зміни статичних і динамічних вихідних характеристик термокаталітичних датчиків і газоаналізаторів при дії на чутливі елементи високих рівнів неконтрольованих чинників і різних видах несанкціонованого втручання в роботу засобів контролю вибухонебезпечності, у тому числі: надіванні на виносний датчик поліетиленових пакетів, закривання отворів у корпусі виносного датчика, огортанні виносного датчика мокрим матеріалом, заливанні термокаталітичного датчика водою, впливі на датчик високих концентрацій газів, що утворяться при вибухових роботах та пожежах тощо.Здійснити автоматичну діагностику нуля вимірювального моста можна шляхом зниження напруги його живлення до величини, при якій не протікає реакція окислювання метану на каталітично активному елементі. Але при застосуванні відомих схем включення термокаталітичних датчиків у вимірювальний міст, перехід до зниженої напруги живлення спричиняє зсув нуля моста. Теоретичний аналіз показав, що така діагностика можлива у випадку застосування запропонованої нами схеми включення датчика у вимірювальний міст (патент 62861А), що має два перемінних резистори, один із яких зміщує потенціал середньої точки баластової гілки моста, а другий - включається паралельно термоелементу з більшою крутістю вольтамперної характеристики (рис. Підбором параметрів шунтових резисторів і величини напруги зміщення можна керувати положенням вольтамперних характеристик і виключити зсув нуля вимірювального моста при живленні зниженою напругою. Теоретично показано, що діагностика активності можлива при застосуванні запропонованого нами датчика з додатковим дифузійним опором (патент 61224А), у якому параметри фільтра, додаткового опору (каліброваного отвору) і термоелементів підбираються так, що забезпечується нерівність , де , - відповідно, дифузійна провідність отвору, фільтра та ефективна дифузійна провідність термоелемента, м3/с.Теоретичний аналіз перехідних газодинамічних процесів показав, що у випадку раптової зміни концентрації метану в атмосфері від до , концентрація метану в реакційній камері датчика, а відповідно і вихідний сигнал аналізатора при нормальній його роботі змінюється згідно з рівнянням При несанкціонованому обмеженні надходження газоповітряної суміші до виносного датчика зявляється додатковий опір, що обмежує доступ середовища всередину корпуса виносного датчика. Аналіз отриманих рішень показав, що при не