CC BY
143
© А.А. Т рубицын, А.С. Ярош, Д.А. Т рубицына, 2007
УДК 622.807
А.А. Трубицын, А. С. Ярош, Д.А. Трубицына
ШАХТНЫЕ ИСПЫТАНИЯ ПРИБОРА КОНТРОЛЯ ЗАПЫЛЕННОСТИ ВОЗДУХА ПКА-01
Оснащение угольных предприятий приборами контроля запыленности воздуха в Кузбассе совпало с временным интервалом, когда в угольной промышленности был зарегистрирован максимальный рост заболеваний пылевой этиологии, т.е. конец 80 годов - середина 90 гг. В этот период велись интенсивный поиск и разработки способов и средств измерения концентрации пыли. Все российские приборы по тем или иным причинам не нашли широкого применения и рынок заполнили уникальные по тем временам оптические экспресс-пылемеры TM data (фирма, «Hund GmbH», Германия). В условиях горнотехнической и геомеханиче-ской ситуации середины 90 гг. эти приборы достаточно адекватно отражали пылевую ситуацию в забоях угольных шахт, были просты в эксплуатации, компактны и надежны. Несмотря на то, что в технической характеристике прибора предусмотрена его калибровка для каждого источника пылеобразования, определение калибровочного коэффициента для пласта в целом с достаточной точностью отражало картину запыленности воздуха в горных выработках. Однако эта ситуация претерпела существенные изменения в последние пять-шесть лет. Регулярно проводимые измерения запыленности воздуха с целью определения технически достижимых уровней, которые в Кузбассе определяются при вводе в эксплуатацию каждого очистного и проходческого забоя, определили четкую тенденцию к увеличению несоответствия показаний пылемеров TM data истинным значениям, получаемым с помощью прямых методов измерения. По полученным в результате проведенных исследований данным, это связано, в первую очередь, с перераспределением дисперсного состава витающей пыли в сторону увеличения тонких фракций. А именно, установлено, что скорость подви-гания забоев (как проходческих так и очистных) существенно влияет на пылевую обстановку. Эта зависимость не является ли-
нейной функцией и, по результатам наблюдений, имеет в исследованном диапазоне скоростей, несколько минимумов и максимумов. Однако достоверно установлено, что при увеличении скорости подвигания забоя более 250 м/мес. происходит увеличение весовой доли фракций менее 4 мкм (до 40 %) при одновременном снижении доли фракций 4-10 мкм. Когда как при скоростях 120-150 м/мес. доля фракций 4-10 доминирует (30-40 %) при меньших значениях более тонких фракций (15-25 %). При этом известно, что оптический датчик пылемера TM data наиболее точно настроен на фракции размером 0-2 мкм (с погрешностью до 10 %), а фракции 2-8 мкм регистрирует с погрешностью 20-70 %. Все это обуславливает и неадекватность показаний данного прибора.
В связи с этим ООО «Горный-ЦОТ» (г. Кемерово) был создан экспресс-пылемер ПКА-01, который позволил уйти от этих недостатков, т.е. измеряет массовую концентрацию витающей пыли, компактен и прост в эксплуатации. Прибор контроля запыленности воздуха ПКА-01 предназначен для измерения массовой концентрации пыли при контроле превышения предельно-допустимых концентраций в воздухе рабочей зоны и в атмосферном воздухе, при технологическом контроле чистоты воздуха. Принцип его действия основан на определении аэродинамического сопротивления фильтрующего элемента за счет падения объемного расхода прокачиваемой пробы. С помощью встроенного процессора изменение объемного расхода пересчитывается в массовую концентрацию аэрозольных частиц, которая вместе с прокачанным объемом воздуха в процессе измерения, визуализируется на цифровом табло прибора. Прибор может работать как в автоматическом режиме (без взвешивания фильтров), так и в режиме взвешивания фильтров на аналитических весах в лаборатории (до и после измерения) для периодического контроля точности измерений. Измеренные значения запыленности и расхода воздуха в режиме реального времени хранятся в памяти процессора (количество измерений практически не ограничено) и могут считываться с помощью компьютера.
Прибор ПКА-01 применяется в угольной и горнорудной промышленности для контроля концентрации угольной, угольнопородной и породной пыли в воздухе рабочей зоны в соответствии с требованиями ПБ 05-618-03 «Правила безопасности в угольных шахтах», СанПиН 2.2.3.570-96 и ОСТ 153-12.0-004-01.
Испытания экспериментального образца прибора контроля запыленности воздуха ПКА-01 (заводской номер 000.001) проводились на ОАО «Шахта Заречная» (подготовительные выработки) и ОАО «Шахта им. С.М. Кирова» (очистной забой). Для контроля погрешности измерений использовался немецкий пробоотборник Respicon, позволяющий измерять массовую концентрацию витающей пыли крупность до 100 мкм с разделение на фракции 0-4 мкм (альвеольные), 4-10 мкм (торакальные) и 10100 мкм (экстраторакальные и трахеобронхиальные).
Цель испытаний заключалась в определении работоспособности прибора, определении погрешности при измерении концентрации запыленности воздуха, влияние вещественного, дисперсного состава пыли и влажности воздуха на величину погрешности измерений.
Шахтные испытания экспериментального образца прибора контроля запыленности воздуха ПКА-01 проводились в соответствии с «Руководством по эксплуатации».
В проходческом забое отбирались пробы запыленности воздуха в соответствии с ОСТ 153-12.0-004-01. Пробы отбирались на рабочем месте машиниста комбайна, в 30 м от комбайна после ОКВ-7. Для определения погрешности прибора при измерении концентрации пыли в воздухе, пробы отбирались в количестве не менее 5 шт. в каждой точке. Запыленность воздуха в конвейерном штреке 11-09 по результатам лабораторного анализа (прибор Respicon) составила: на месте машиниста комбайна - 117,8 мг/м3, в 30 м после комбайна за ОКВ-7 -121,6 мг/м3. Средние значения концентрации запыленности воздуха в данном забое по результатам замеров прибором ПКА-01 составили 108,6 и 113,2 мг/м3 соответственно. Запыленность воздуха в вентиляционный штреке 11-05 по результатам лабораторного анализа (прибор Respicon) составила: на месте машиниста комбайна - 120,5 мг/м3, в 30 м после комбайна за ОКВ-7 - 135,9 мг/м3. Средние значения концентрации запыленности воздуха в данном забое по результатам замеров прибором ПКА-01 составляют 127,5 и 142,2 мг/м3 соответственно.
Полученные данные показывают, что погрешность измерений запыленности воздуха с помощью прибора ПКА-01 изменялась в пределах 1,5-7,8 %.
Отбор проб в очистном забое проводился на рабочем месте машиниста комбайна, машиниста крепи, в 10-15 м от комбайна на
исходящей струе, на сопряжении лавы и вентиляционного штрека 24-49, перед и после лабиринтно-тканевой завесы. Для определения погрешности прибора при измерении концентрации запыленности воздуха пробы отбирались в количестве не менее 5 шт. в каждой точке. Запыленность воздуха в лаве 24-49 по результатам лабораторного анализа (прибор Respicon) составила: на рабочем месте машиниста комбайна 84,3 мг/м3, машиниста крепи 101,2 мг/м3, в 10-15 м от комбайна на исходящей струе 141,9 мг/м3, на сопряжении лавы и вентиляционного штрека 24-49 - 118,8 мг/м3, перед ЛТЗ
- 109,7 мг/м3, после ЛТЗ - 69,1 мг/м3. Средние значения концентрации запыленности воздуха в данном забое по результатам замеров прибором ПКА-01 составляют 89,7; 93,0; 154,9; 120,4; 122,6 и 77,2 мг/м3 соответственно. Таким образом, погрешность измерений запыленности воздуха с помощью прибора ПКА-01 находилась в пределах 1,3-10,5 %.
Проведенные испытания прибора контроля запыленности воздуха ПКА-01 (изготовитель ООО «Горный-ЦОТ) позволили подтвердить результаты стендовых испытаний и установить, что вещественный, дисперсный состав пыли и влажность воздуха не влияет на величину погрешности измерения. Кроме того, особо следует отметить, что прибор прост в эксплуатации, не требует дополнительного оборудования для проведения измерений, а максимальное время измерений не превышает 3 мин.
— Коротко об авторах ---------------------------------------
Трубицын А.А. - доктор технических наук, профессор, НЦ Вос-тНИИ, г. Кемерово,
Ярош А.С. - аспирант ФГУП НЦ ИГД им. А.А. Скочинского, Трубицына Д.А. - инженер ООО «ВостЭКО», г. Кемерово.
