Файл: Пособие включает описание порядка организации безопасного ведения открытых и подземных горных работ, выполнения расчетов.pdf

173 7.4. Приборы и методика определения метана и углекислого газа в рудничном воздухе
Оба луча света, выйдя из камеры, попадают на зеркало З и отражен- ные его верхней и нижней гранями сходятся в один пучок, который зер- калом З
1
отклоняетсяпод прямымуглом и направляется в объектив ОБ.
Выйдя из объектива ОБ, пучок света проходит через щелевую диафрагму Ш с отсчетной шкалой в окуляр ОК, через который наблю- дается интерференционная картина. При этом интерферирующие лучи проходят через разные газовоздушные среды, в результате чего проис- ходит смещение интерференционной картины относительно нулевой отметки шкалы. По величине смещения интерференционной картины, которое пропорционально концентрациям газов, производится опреде- ление процентного содержания метана и углекислого газа.
Газовоздушная схема прибора (рис. 7.3) состоит из двух обосо- бленных друг от друга линий – газовой и воздушной. В газовую входят распределительный кран 4, предназначенный для изменения направле- ния движения газовой смеси в зависимости от определяемого газа (ме- тан или углекислый газ); соединительные резиновые трубки 8; газовая полость 2 газовоздушной камеры; поглотительный патрон 5, разделен- ный на две части. Одна часть патрона заполняется химическим поглоти- телем известковым (ХПИ) для поглощения углекислого газа из газовой смеси, другая часть – гранулированным силикагелем марок КСК и КСМ для поглощения паров воды. Обе части поглотительного патрона имеют фильтры для улавливания пыли.
Во втором (нижнем) отделении находится лабиринт, представля- ющий собой катушку с намотанной на ней трубкой из полихлорвинила.
Здесь же помещается сухой элемент типа 343 для питания лампы. Эта часть прибора закрывается выдвижной крышкой.
В третьем отделении корпуса прибора помещен поглотительный патрон. Здесь же находится штуцер, на который надевается трубка ре- зиновой груши при заполнении воздушной линии чистым атмосферным воздухом. После прокачки воздушной линии прибора штуцер закрыва- ется резиновым колпачком.
В воздушную линию прибора входят: штуцер 6; соединительные резиновые трубки 9; воздушные полости 1 и 3 газовоздушной камеры; лабиринт 7, предназначенный для поддерживания в воздушной линии прибора давления, равного атмосферному, и сохранения чистого атмос- ферного воздуха.

174 7. Производственная санитария горных предприятий
При определении метана рудничный воздух через распредели- тельный кран (в положении СН
4
) попадает в отделение поглотительного патрона, заполненное ХПИ, где очищается от углекислого газа. Затем воздух по соединительной трубке попадает в отделение поглотительно- го патрона, заполненное силикагелем. Здесь воздух очищается от паров воды и пыли. Далее попадает в полость 2 газовоздушной камеры, откуда через резиновую грушу выходит в атмосферу.
При определении углекислого газа рудничный воздух через рас- пределительный кран (в положении СО
2
) и соединительную трубку по- падает в отделение поглотительного патрона, заполненное силикагелем.
Очищенный от влаги и пыли рудничный воздух попадает в полость 2 газовоздушной камеры. Направление движения атмосферного воздуха
Рис. 7.3. Газовые и воздушные линии интерферометра ШИ-10: 1; 2; 3 – полости газовоздушной камеры; 4 – распределительный кран; 5 – поглотительный патрон;
6 – штуцер; 7 – лабиринт поддерживания в воздушной линии атмосферного давления;
8; 9 – соединительные резиновые трубки
3
Рис. 7.3. Газовые и воздушные линии интерферометра ШИ-10: 1; 2; 3 – полости газовоз- душной камеры; 4 – распределительный кран; 5 – поглотительный патрон; 6 – штуцер; 7 – лабиринт поддерживания в воздушной линии атмосферного давления; 8; 9 – соединитель- ные резиновые трубки;

175 7.4. Приборы и методика определения метана и углекислого газа в рудничном воздухе и рудничного воздуха при засасывании их в прибор на рис. 7.3 показано стрелками.
Перед спуском в шахту прибор должен быть подготовлен к работе следующим образом:
1. Необходимо проверить работоспособность поглотительного патрона. В случае необходимости заменить силикагель и ХПИ в соот- ветствии с инструкцией по эксплуатации.
2. Проверить исправность резиновой груши. Для этого сжать гру- шу рукой и, зажав конец ее резиновой трубки, проследить, как быстро расправляется груша в разжатой руке. Резиновая груша, пригодная для работы, не должна расправляться. В случае быстрого расправления ее следует заменить.
3. Проверить герметичность газовой линии прибора. Для этого резиновую трубку груши надеть на штуцер 1 (см. рис. 7.1), плотно его закрыть и сжать грушу. Газовая линия герметична, если после разжа- тия руки груша не расправляется. При быстром расправлении найти и устранить неисправность прибора.
4. Продуть воздушную и газовую линию прибора чистым ат- мосферным воздухом: прибор вынуть из футляра, снять крышку 8
(см. рис. 7.1) отделения, в котором находится поглотительный патрон, со штуцера 6 (см. рис. 7.3) снять резиновый колпачок и на его место надеть резиновую трубку из комплекта прибора, второй конец которой надеть на штуцер 4 и сделать 3–5 сжатий груши. После прокачивания чистым воздухом воздушной и газовой линий штуцер 6 закрыть резино- вым колпачком, надеть крышку и прибор поместить в футляр.
5. Нажать кнопку включения лампы и посмотреть в окуляр. Если интерференционная картина и шкала окажутся нечеткими, вращением окуляра навести их на резкость.
6. Установить интерференционную картину в нулевое положение.
Для этого переключатель 6 (рис. 7.1) поставить в положение «К» и, на- блюдая в окуляр за положением интерференционной картины, медленно вращать микровинт 5 до совмещения левой черной полосы интерферен- ционной картины с нулевой от меткой шкалы. Поставить переключа- тель 6 в положение «И». Поместить прибор в футляр.
При определении содержания метана распределительный кран 4
(см. рис. 7.3) ставится в положение «СН
4
». Путем трех сжатий резино-

176 7. Производственная санитария горных предприятий вой груши проба рудничного воздуха через штуцер 1 или резиновую трубку, надетую на этот штуцер, прокачивается через прибор. Если набранный в прибор рудничный воздух содержит метан, то интерфе- ренционная картина сместится вправо вдоль шкалы. При наблюдении в окуляр по смещенному положению левой черной полосы интерферен- ционной картины производится отсчет делений шкалы, и результат вы- ражается с точностью до 0,1 %.
Для повторного определения содержания метана предваритель- ной подготовки прибора не требуется, так как при трехкратном покачи- вании грушей газовой линии предыдущая проба полностью удаляется из прибора и заменяется новой.
Для определения содержания углекислого газа в рудничном воз- духе необходимо вначале сделать измерение концентрации метана указанным выше способом. Затем распределительный кран 2 ставится в положение «СО
2
», и производится прокачивание рудничного воздуха в прибор путем сжатий резиновой груши. Отсчет по шкале выполняется так же, как и при определении концентрации метана.
Полученный отсчет покажет суммарное содержание в воздухе ме- тана и углекислого газа. Оба эти определения необходимо делать в од- ном и том же месте и на одинаковой высоте от почвы выработки. Кон- центрация углекислого газа равна разности второго и первого отсчетов.

177 7.5. Приборы и методика определения концентрации ядовитых примесей в воздухе окраски индикаторного порош- ка, длина окрашенного столбика пропорциональна концентрации исследуемого вещества. Газоа- нализатор типа УГ-2 состоит из воздухозаборного устройства, штоков, измерительных шкал, индикаторных трубок; фильтру- ющих патронов и набора при- надлежностей, необходимых для приготовления индикатор- ных трубок и фильтрующихпа- тронов.
Основной частью воздухо- заборного устройства является резиновый сильфон с располо- женной внутри стакана сжатой пружиной, которая удерживает сильфон в растянутом состоя- нии. В закрытой части корпу- са 14 помещается резиновый сильфон 1 с двумя фланцами и стаканом, в котором находят- ся пружина 12. Во внутренних гофрах сильфона установлены распорные кольца 13 для прида- ния ему жесткости и сохранения постоянства объема. В верхней плите 11 имеется неподвижная втулка 10 для направления што- ка 9 при сжатии сильфона и от- верстие 2 для хранения штока в нерабочем положении. Шту- цер 7 внутренним концом соединён резиновой трубкой 6 с сильфоном.
На наружный конец штуцера одета отводная резиновая трубка 4, к ко- торой присоединяется индикаторная трубка. К последней, в свою оче-
Рис. 7.4. Схема анализатора УГ-2: 1 – рези- новый сильфон; 2 – отверстие для хранения штока в нерабочем положении; 3 – шкала;
4 – отводная резиновая трубка; 5 – стопор;
6 – резиновая трубка; 7 – штуцер; 8 – про- дольные канавки на цилиндрической поверх- ности штока; 9 – шток; 10 – втулка направле- ния штока; 11 – верхняя плита; 12 – пружина;
13 – распорные кольца сильфона; 14 – корпус
4
Рис. 7.4. Схема анализатора УГ-2: 1- резиновый сильфон; 2 – отверстие для хранения што- ка в нерабочем положении; 3 – шкала; 4 – отводная резиновая трубка; 5 – стопор; 6 – ре- зиновая трубка; 7 – штуцер; 8 – продольные канавки на цилиндрической поверхности штока; 9 – шток; 10 – втулка направления штока; 11 – верхняя плита; 12 – пружина; 13 – распорные кольца сильфона; 14 – корпус

178 7. Производственная санитария горных предприятий редь, может быть присоединён патрон, фильтрующий определяемый газ, но задерживающий смеси, мешающие определению концентрации газа. Просасывание исследуемого воздуха через индикаторную труб- ку производится после предварительного сжатия сильфона штоком.
На гранях (под головкой штока) обозначены объемы просасываемого при анализе воздуха. На цилиндрической поверхности штока имеются четыре продольные канавки, каждая с двумя углублениями8, которые служат для фиксации штока в верхнем и нижнем положениях с помо- щью специального стопора во втулке 10. Расстояние между углубле- ниями определяет величину сжатия сильфона и, как следствие, объём воздуха, который будет протянут через индикаторную трубку. При ходе штока от одного углубления до другого сильфон забирает количество исследуемого воздуха, необходимое для анализа данного газа. В зави- симости от пределов измерений на каждый определяемый газ имеется одна или две шкалы, представляющие собой пластинки, градуирован- ные в мг/м
3
На каждой шкале указан определяемый газ и объем просасывае- мого при анализе воздуха (мл). При проведении анализа объемы про- сасываемого воздуха, указанные на головке штока и шкале, по которой производится отсчет, должны совпадать.
К газоанализатору прилагаются маркированные коробки ЗИП с за- пасом индикаторных порошков в ампулах, поглотительных порошков для фильтрующих патронов, а также принадлежностей, необходимых для приготовления индикаторных трубок и фильтрующих патронов.
Малая пластмассовая коробка служит для укладки и переноски приготовленных индикаторных трубок и патронов. Она имеет табличку, где указано наименование газа (пара), для определения которого слу- жит данная коробка, время защелкивания штока, общее время анализа и просасываемые объемы.
Индикаторная трубка для количественного определения анали- зируемого газа в воздухе представляет собой стеклянную трубку дли- ной 90–91 мм, внутренним диаметром 2,5–2,6 мм, заполненную инди- каторным порошком на длину 70 мм. Порошок в трубке удерживается с помощью двух пыжей из медной эмалированной проволоки и тонкой прослойкой ваты, предупреждающей вдавливание проволочных пыжей в поверхность порошка. Требуемый порошок, проволочные пыжи, вата

179 7.5. Приборы и методика определения концентрации ядовитых примесей в воздухе и приспособления для набивки трубок имеются в прилагаемых ком- плектах принадлежностей (отдельно для каждого газа).
Приготовленные индикаторные трубки необходимо герметизиро- вать колпачками из конторского сургуча с прокладкой из алюминиевой фольги, препятствующей протеканию сургуча во внутрь трубки.
Фильтрующий патрон представляет собой стеклянную трубку диаметром 100 мм с перетяжками, суженную с обоих концов и запол- ненную соответствующим поглотительным порошком, служащим для улавливания примесей, мешающих определению концентрации анали- зируемого газа. Порошок в трубке удерживается двумя тампонами из гигроскопической ваты.
На месте проведения анализа открывают крышку прибора, отво- дят стопор 5 и вставляют шток 9 в направляющую втулку 10 так, что- бы наконечник стопора скользил по канавке штока, над которой указан объем просасываемого воздуха (нужные объемы, для которых имеют- ся градуированные шкалы, указаны на малых коробках, самих шкалах и в табл. 7.5). Давлением руки на головку штока 9 сильфон 1 сжимают до тех пор, пока наконечник стопора не совпадет с верхним углублени- ем 9 на канавке штока, фиксируя сильфон в сжатом состоянии.
При помощи скребка на штырьке индикаторную трубку освобож- дают от предохранительных колпачков, не допуская попадания кусочков сургуча внутрь трубки. Если между столбиками порошка и пыжами об- разовался просвет, его устраняют легким нажатием штырька. После этого подготовленную индикаторную трубку присоединяют к резиновой труб- ке прибора. Затем снимают заглушки с фильтрующего патрона и присо- единяют его узким концом с помощью резиновой трубки к свободному концу индикаторной трубки. Далее патрон вместе с индикаторной труб- кой закрепляют на подставке прибора и устанавливают в месте замера.
Надавливая одной рукой на головку штока 9, другой рукой отво- дят стопор 5. Как только шток начинает двигаться, стопор отпускают.
В это время исследуемый воздух просасывается через патрон и индика- торную трубку. Когда наконечник стопора войдет в нижнее углубление канавок, слышен щелчок. Продолжительность хода штока до защелки- вания в верхнем положении должна совпадать со временем, указанным на малых коробках, в противном случае индикаторная трубка приготов- лена неправильно и замер неточен.

180 7. Производственная санитария горных предприятий
После защелкивания движение штока прекращается, а просасыва- ние воздуха еще продолжается вследствие остаточного вакуума в силь- фоне. Общее время просасывания исследуемого воздуха указано на ма- лой коробке и в табл. 7.5.
Таблица 7.5
Объемы газов, необходимые для проведения анализа
Исследуемые газы
Фор- мула
ПДК мг/м
3
Объем про- сасываемого воздуха, мл
Время анализа, мин
Цвет индикаторного порошка после анализа
Сернистый ангидрид
SO
2 10 300 5
Белый
Ацетилен
С
2
Н
2 300 265 60 6
3
Светло-коричневый
Оксид углерода
СО
20 220 60 8
5
Коричневый
Сероводород
H
2
S
10 300 30 5
2
Коричневый
Оксиды азота
NO,
NO
2 5
325 150 7
5
Красный
Аммиак
NH
3 20 250 30 4
2
Синий
При просасывании исследуемого воздуха, содержащего вредные примеси, через индикаторную трубку часть столбика индикаторного порошка со стороны входа воздуха окрашивается. Концентрацию опре- деляемого газа находят по шкале 3, на которой указан объем пропу- щенного воздуха. Цифра, совпадающая с границей окрашенного стол- бика, укажет концентрацию (мг/м
3
).
При низких концентрациях газов
(паров), когда окрашенный столбик имеет длину2–3 мм, т. е. меньше первого деления шкалы и, следовательно, отсчет концентрации стано- вится затруднительным, допускаются повторные просасывания через ту же индикаторную трубку (2–3 раза). При этом длина окрашенного столбика увеличивается пропорционально объему просасываемого воздуха. Поэтому величина действительной концентрации будет равна концентрации, найденной по шкале и делённой затем на число про- сасываний.

181 7.6. Приборы и методика замеров концентрации кислорода в воздухе
7.6. Приборы и методика замеров
концентрации кислорода в воздухе
Шахтный интерферометр ШИ-6служит для определения содержа- ния кислорода в рудничном воздухе. Действие интерферометра основано на принципе фиксации смещения интерференционной картины, возника- ющей при прохождении двух когерентных лучей света через камеры, одна из которых заполнена чистым воздухом, а другая – воздухом с примесью какого-либо газа, отличающегося от воздуха показателем преломления.
Прибор включает оптическую часть, газовоздушные камеры и со- единительные элементы, помещаемые внутри металлического корпуса.
В комплект прибора входят также пять пронумерованных поглотитель- ных трубок, предназначенных для адсорбции метана при измерении концентрации кислорода.
Отбираемый для анализа воздух с помощью резиновой груши пропускают через систему фильтров и заполняют им измерительные камеры. После этого включают источник света и через окуляр опреде- ляют концентрацию кислорода по степени смещения интерференцион- ной картины. Точность измерения концентрации кислорода составляет
±0,1 %, пределы измерения 5–21 %.
Подготовку прибора к работе и определение содержания кисло- рода в рудничном воздухе следует производить в строгом соответствии с указаниями и рекомендациями, изложенными по его эксплуатации.
Переносной сигнализатор кислорода СКП-1служит для непре- рывного контроля содержания кислорода в рудничном воздухе. Принцип действия прибора основан на использовании явления термомагнитной конвекции (конвекции газа, окружающего нагретое тело, расположен- ное в неоднородном магнитном поле кислородосодержащего воздуха).
В результате конвекции происходит охлаждение чувствительного эле- мента, при этом меняется его электрическое сопротивление. По измере- нии последнего определяется концентрация О
2
в газовой смеси.
Пределы измерения содержания кислорода этим прибором нахо- дятся в пределах 13–21 %, звуковая и световая сигнализации прибора срабатывают приснижении концентрации кислорода до 19 %.
Газоопределитель химический ГХ-МО
2
предназначен для экс- пресс-определения кислорода в рудничном воздухе в пределах от 0 до