CC BY
53
© В.В. Сенкус, Б.М. Стефанюк, К.Д. Лукин, С.Н Нагайчук,
Вал. В. Сенкус, 2011
УДК 622.82
B.В. Сенкус, Б.М. Стефанюк, К.Д. Лукин,
C.Н. Нагайчук, Вал. В. Сенкус
АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА КОНТРОЛЯ И ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ ВЗРЫВА ПЫЛЕМЕТАНОВОЗДУЩНОЙ СМЕСИ В КОМПЛЕКСНО-МЕХАНИЗИРОВАННОМ ЗАБОЕ
Рассмотрена возможность реализации автоматизированные системы контроля и предотвращения пылеметановоздушной смеси в комплексно-механизированном забое и обосновываются ее параметры.
Ключевые слова:
ЖЭ работах [1-3] представлены различные автоматизированные системы кон-■м.3 троля и управления параметрами воздуха в помещениях цехах, забоях, представляющих взрывоопасность каких либо ингредиентов.
В работе [4] предложен способ мониторинга атмосферы угольной шахты, при котором измеряют концентрацию метана и оксида углерода, взвешенной угольной пыли, температуру воздуха и его скорость в горных выработках, отличающийся тем, что дополнительно измеряют абсолютную влажность воздуха и зольность взвешенной угольной пыли, по величинам измеряемых параметров определяют текущее фактическое значение коэффициента взрывобезопасности шахтной выработки и шахты, который рассчитывается по зависимости
(
К =
1 -
у
V СпНПВ )
при т = 0,66551-0,12818
или т = 0,53694+0,12818
Хмнпв = 4,9 + 0,009^2,34;
V ХмНПВ )
1
^\3
V СпНПВ )
{11,8 + 0,29(уГ -27,5)21
65
65 - Ас
+ 0,357/
где К - фактический коэффициент взрывобезопасности шахтной выработки (шахты) в текущий момент; хм - концентрация метана, % объемные; хмНПВ - нижний предел взрываемости (НПВ) метана, % объемные; сп - концентрация взвешенной угольной пыли, г/м3; спНПВ - нижний предел взрываемости угольной пыли, г/м3; т - показа-
т
х
с
п
х
м
с
п
с
тель степени взаимодействия взрываемости пылеметановоздушной смеси в соответствие с экспоидным законом; 0,53694; 0,66551 - постоянные слагаемые показателя m в соответствующих зависимостях; 0,12818 - коэффициент переменной слагаемой показателя m; 4,9 - НПВ сухого метана, % объемные; 0,009 - коэффициент повышения НПВ метана влажностью атмосферы, (%)/(г/м3)2’34; у - абсолютна влажность воздуха, г/м3; 11,8 - НИВ сухой угольной пыли углей Кузбасса при выходе летучих веществ 21,5 % и нулевой зольности, г/м3; V - выход летучих веществ, %; 0,29 - коэффициент повышения НПВ угольной пыли с изменением выхода летучих веществ, (г/м3)/(%)2; AC - зольность угольной пыли, % (AC < 65 %); 65 - предельная зольность взвешенной угольной пыли, выше которой пыль не взрывается, %; 0,351 - минимальный коэффициент повышения НПВ угольной пыли за счет влажности атмосферы, (г/м3)/(г/м3)165; и сопоставляют полученный коэффициент взрывобезопасности с коэффициентом взрывобезопасности, требуемым Иравилами безопасности (ИБ) для конкретного типа выработок, для выдачи в реальном времени информации о взрывобезопасной ситуации в шахтной атмосфере как основу для принятия управляющих решений.
Способ флегматизации взрыва метановоздушной смеси в очистном комплексномеханизированном забое, предложенный в работе [5], включает измерение абсолютной влажности воздуха, подаваемого на проветривание, подачи воздуха в забой и его температуры, отличающийся тем, что в качестве флегматизатора используют диспергированную воду с расходом зависящем от расхода воздуха подаваемого на проветривание, его температуры и относительной влажности.
Система флегматизации метановоздушной смеси в очистном комплексномеханизированном забое [5], включает трубопровод воды для орошения и подавления пыли с подводами для секций крепи, приборы автоматического контроля температуры, расхода и относительной влажности воздуха, подаваемого на проветривание и микропроцессор управления, отличающаяся тем, что содержит повыситель давления на 4,0+0,2 МИа с подачей до 340 см3/с, в частности насос, подключенный к ставу оросительной системы, прибор измерения относительной влажности воздуха на выходе из очистного забоя и сеть форсунок с соплами диаметром 1,2±0,1 мм, которые располагают попарно у кровли выработки и рассредоточивают по длине очистного забоя, с последовательным включением их в работу от микропроцессора для увлажнения воздуха перед и/или за очистным комбайном в зависимости от направления его движения по забою, при этом диспергированные струи воды от форсунок направлены встречно потоку воздуха и в зоны выделения метана: забой и/или выработанное пространство, а начальные их части для безопасности закрыты защитным экраном, выступающим перед соплами форсунок на величину, превышающую расстояние от сопла до начала распада струи в 1,5-1,8 раза и составляющее 105-126 мм.
Автоматизация контроля шахтной атмосферы и параметров оборудования и предотвращение взрыва пылеметановоздушной смеси в комплексно-механизированном забое проводится на основе способа и системы флегматизации взрывов в очистном комплексно-механизированном забое.
Иоставленная цель достигается тем, что при постоянном контроле показаний измерительных приборов, положения комбайна в забое, задвижек и электроклапанов, которые записывают в «черный ящик», непрерывно анализируют отклонение входных и выходных параметров от заданного и приближение содержания метана, пыли
и ее зольности, оксида углерода в шахтной атмосфере к нижнему пределу взрываемости пылеметановоздушной смеси и вырабатывают управляющие воздействия с предворением для рассредоточенной подачи расчетного объема тонкодисперсной воды от высоконапорного насоса через высоконапорный трубопровод, электроклапаны и тонкоструйные форсунки в пространство комплексно-механизированного забоя для обеспечения точки росы в шахтной атмосфере с учетом фактической температуре, при этом тонкодисперсную воду подают встречно струе потока воздуха в забое до и/или после очистного комбайна с учетом направления его движения и транспортного запаздывания системы.
Автоматизированная системы контроля и предотвращения взрыва пылеметановоздушной смеси в комплексно-механизированном забое представлена на рисунке, на которой приняты следующие условные обозначения: 1-9 - измерительные приборы содержания метана, оксида углерода, температуры, скорости потока воздуха в забое, относительной влажности воздуха, пыли, зольности пыли, давления в трубопроводах, положения комбайна в забое; 10 - распределительная коробка; 11 — независимый блок питания измерительных приборов; 12 - модуль передачи данных; 13 - линии связи; 14 — контроллер; 15 — блок управления; 16 - линии управления; 17 -оросительный трубопровод; 18 - ручная задвижка; 19 - задвижка с электроприводом; 20 - высоконапорный насос, 21 - низконапорный трубопровод; 22 - высоконапорный трубопровод; 23 - электроклапан; 24 - тонкоструйная форсунка; 25 - очистной комбайн.
Автоматизированная система контроля и предотвращения взрыва пылеметано-воздущной смеси в комплексно-механизированном забое работает в трех режимах: запуска, рабочем и отключения.
В пусковом режиме после нажатия кнопки проверка готовности контроллер производит проверку рабочего состояния измерительных приборов 1-9, ручной задвижки 18, электрозадвижек 19 и электроклапанов 23 и заносит данные в «черный ящик» для последующего анализа работы системы. В случае неисправности оборудования и приборов выдается сообщение, что запуск автоматизированной системы запрещен и блокируется кнопка пуск. После устранения неисправностей система приводят в режим ожидания до нажатия на кнопку пуск на контроллере 14. При нажатии на нее блок управления 15 по линиям управления 16 производят сброс воздушных подушек в гидросистеме путем последовательного открытии электроклапанов 23, предварительно включив систему сигнализации. Затем система определяет положение очистного комбайна по датчику 9, и система переходит в рабочий режим. В рабочем режиме производят расчет параметров по алгоритму заявки [5], периодическое занесение расчетных данных в «черный ящик» и производят впрыскивание тонкодиспер-гированной воды от высоконапорного насоса 20 через тонкоструйные форсунки 24 расчетного объема путем кратковременного включения электроклапанов 23, находящихся до или/и после комбайна в зависимости от направления его движения. Время включение электроклапанов зависит от заданного
Автоматизированная системы контроля и предотвращения взрыва пылеметановоздушной смеси в комплексно-механизированном забое
объема диспергации воды и их количества, находящихся в зоне активного газовыде-ления с учетом скорости движения потока воздуха 24 в очистном забое.
В режиме отключения все параметры измерительных приборов и задвижек записывают в «черный ящик», закрывают электрозадвижки 19 высоконапорного насоса 20, производят сброс воды из высоконапорного трубопровода 22, включив сигнализацию, и контролер 14 выдает сообщение об окончании работы системы.
1. Патент РФ № 2224184. Автоматизированная система контроля и управления параметрами воздуха в технологической линии группового хранения вооружения, техники или оборудования. МПК F 24 F 11/00, F 24 F 3/14, Е 04 Н 6/00. Патентообладатель^): ООО "НПО Резерв". Авторы: Пого-релов Ф.И., Куцын А.А., Старостин М.М., Москалев В.С., Полетаев В.В. За-явл.22.05.2002. Опубл. 20.02.2004.
2. Патент РФ № 2278270 . Устройство ав-
томатической локализации взрывов и пожаров в горных выработках. МПК Е 21 F 5/00 (2006.01). Патентообладатель(и): ООО
МП Милак. Авторы: Иванов Ф.И., Камынин Ю.Н. Камынин В.А. Солопий А.Н. Иванов И.И.. Заявл. 11.10.2001. Опубл. 20.06.2006.
3. Заявка № 2003103111/28, 04.02.2003. Способ контроля аварийной загазованности
---------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
пространства, путей вывода людей на свежую струю и устройство для его осуществления. МПК G 01 N 1/00. Заявитель(и): ООО МП Милак. Автор(ы): Камынин В.А., Камынин Ю.Н. заявл.. 19.12.2001. Опубл. 10.09.2003.
4. Патент РФ № 2373397. Способ мониторинга атмосферы угольной шахты. МПК Е 2№ 7/00. Заявит. и авторы: В.В. Сенкус, В.С. Герш-горин, Б.М. Стефанюк, Сенкус Вал.В. С.Г. Фомичев и др. Заявл.17.12.2007. Опубл. 20.11.2009. Бюл. № 32.
5. Заявка РФ № 2010115020/ 03(021206). Способ флегматизации взрыва метановоздушной смеси в очистном комплексномеханизированном забое и система для его реализации. МПК Е 2Ш 23/00, Е 2Ш 23/03. Заявит. и авторы: В.В. Сенкус, К.Д. Лукин, Б.М. Стефанюк, Сенкус Вал.В. и др. Заявл .14.04.20010МШ
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ
Сенкус Витаутас Валентинович - зав. кафедрой, профессор, доктор технических наук,
Стефанюк Богдан Михайлович - профессор, доктор технических наук,
Нагайчук Сергей Николаевич - аспирант,
Новокузнецкий филиал-институт «Кемеровский государственный университет»,
Лукин Константин Дмитриевич - кандидат технических наук,, доцент СибГИУ;
Сенкус Валентин Витаутасович - научный сотрудник, Московский государственный горный университет.
