Strona główna

Eksploatacja złóż

Maszyny
i
urządzenia górnicze

Miernictwo górnicze

Zajęcia praktyczne

Zmiany
w przepisach górniczych
 z dnia 01.07.2017

 

Wentylacja  część II

(Materiały dydaktyczne do użytku wewnętrznego)

Stan prawny na dzień 30.06.2017

Wentylacja  część II 1

I.        Przyrządy pomiarowe do wyznaczania parametrów wentylacyjnych. 1

1.        Pomiar prędkości powietrza. 1

2.        Pomiar ciśnienia powietrza. 3

3.        Pomiar temperatury. 3

4.        Pomiar wilgotności powietrza. 4

5.        Kontrola składu powietrza kopalnianego. 5

6.        Pomiar intensywności chłodzenia. 8

II.       Bibliografia: 9

III.          Załącznik. 9

 

I. Przyrządy pomiarowe do wyznaczania parametrów wentylacyjnych.

1.    Pomiar prędkości powietrza

Prędkość powietrza mierzy się przyrządami, zwanym anemometrami. W kopalniach używane są anemometry skrzydełkowe (rys. 1 i 3) oraz czaszowe (rys.2).

Anemometr skrzydełkowy                                          Anemometr czaszowy

Rys.1. Anemometr skrzydełkowy           Rys. 2. Anemometr czaszowy

Anemometr skrzydełkowy jest to wiatraczek zabudowany w odpowiedniej obudowie i zaopatrzony w licznik obrotów ze skalą, na której odczytuje się drogę powietrza w metrach. Dzieląc drogę przez czas pomiaru, otrzymuje się średnią prędkość przepływu powietrza w metrach na sekundę (m/sek). Czas pomiaru mierzy się stoperem, który zazwyczaj jest zabudowany w anemometrze i automatycznie zatrzymuje licznik po upływie 60 sekund. Obecnie coraz częściej stosowane są anemometry posiadające licznik elektroniczny(rys. 3), podający prędkość bezpośrednio na wyświetlaczu.

Zazwyczaj mierzy się średnią prędkość powietrza przepływającego wyrobiskiem górniczym. Nie jest ona bowiem jednakowa we wszystkich punktach przekroju wyrobiska. Największa jest w środku przekroju, a najmniejsze wartości ma przy ociosach, stropie i spągu z powodu oporów tarcia. Chcąc otrzymać średni pomiar, przesuwa się anemometr powolnym ruchem po całym przekroju wyrobiska (rys. 3).

 

Linia przesuwania anemometru w przekroju wyrobiska podczas pomiaru prędkości powietrza

 

Rys. 3. Linia przesuwania anemometru w przekroju wyrobiska podczas pomiaru prędkości powietrza

Pomiar prędkości powietrza w danym miejscu przekroju poprzecznego wyrobiska może odbywać się automatycznie poprzez specjalne czujniki z zabudowanym anemometrem. Czujnik ten zabudowany w wyrobisku przekazuje do dyspozytora automatycznie dane dotyczące prędkości powietrza.

2.    Pomiar ciśnienia powietrza

 

Ciśnienie atmosferyczne mierzy się barometrami membranowymi. Ciśnienie powietrza działa na membranę powodując jej odkształcenie, które przenoszone jest na wskazówkę przyrządu. Do ciągłego rejestrowania ciśnienia atmosferycznego służy barograf, który zamiast wskazówki ma drążek zakończony piórkiem wypełnionym tuszem. Piórko to kreśli na obracającym się walcu wartość ciśnienia.

Obecnie coraz częściej korzysta się z barometrów z cyfrowym przekazem danych, których dodatkowa zaletą jest zapamiętywanie wyników pomiarów w pamięci wewnętrznej.

 

3.    Pomiar temperatury

Temperaturę powietrza można mierzyć termometrem suchym lub mokrym. Pomiar temperatury powietrza termometrem suchym polega na odczytaniu jej wartości, gdy bańka z rtęcią jest sucha. Natomiast w termometrze mokrym jego bańka owinięta jest zwilżonym muślinem.

Temperaturę powietrza mierzoną termometrem suchym nazywa się temperaturą suchą, a mierzoną termometrem mokrym — temperaturą mokrą.

Temperaturę powietrza w kopalni mierzymy termometrem suchym. Jest to klasyczny termometr w obudowie metalowej (rys.4). Obecnie coraz częściej wykorzystuje się termometry elektroniczne.

 

 

Rys. 4. Termometr górniczy

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Do bezdotykowego pomiaru temperatury badanego ciała służy pirometr. Jest to przyrząd pomiarowy, który działa w oparciu o analizę promieniowania cieplnego emitowanego przez badane ciało, a więc nie można nim mierzyć temperatury powietrza. W górnictwie pirometry wykorzystywane są między innymi do badania temperatury pierwotnej górotworu, wykrywaniem miejsc samozagrzewania się węgla, lokalizacji podwyższonych źródeł ciepła związanych z wadliwą pracą urządzeń mechanicznych i elektrycznych.

Temperaturę „suchą” i „mokrą” można również mierzyć psychrometrem. W obudowie tego przyrządu zabudowane są dwa termometry: jeden suchy i drugi mokry, mający bańkę z rtęcią owiniętą wilgotnym muślinem. Rysunek 5 przedstawia psychrometr z nadmuchem, zwany psychrometrem aspiracyjnym. Posiada on wentylator napędzany sprężyną, którego zadaniem jest wywołanie ruchu powietrza wokół termometrów. Wskutek parowania wody zawartej w wilgotnym muślinie, termometr mokry wskazuje mniejszą temperaturę w porównaniu ze wskazaniem termometru suchego. Im większa jest wilgotność względna powietrza, tym mniejsza jest różnica wskazań obu termometrów. Przy wilgotności względnej równej 100% oba termometry wskazują jednakową temperaturę. I odwrotnie, im bardziej suche jest powietrze, tym bardziej różnią się warunki pomiaru termometru suchego i mokrego.

 

Rys. 5.  Psychrometr aspiracyjny

4.    Pomiar wilgotności powietrza

Do pomiaru wilgotności względnej powietrza w kopalni używa się psychrometrów i higrometrów. Jeżeli temperaturę suchą i mokrą mierzy się psychrometrem, to z tablicy lub nomogramu dołączonego do danego przyrządu odczytuje się wilgotność względną powietrza na podstawie pomierzonej temperatury suchej i mokrej,

Wilgotność względną powietrza można mierzyć także higrometrem.  Zasada działania obecnie stosownych higrometrów opiera się na czujnikach elektronicznych. Zastosowanie nowoczesnych układów elektronicznych pozwala na daleko posuniętą miniaturyzację urządzeń pomiarowych.

Coraz częściej producenci oferują jedno urządzenie, które służy do pomiaru  kilku parametrów. Przykładem może być termohigrometr MTH-1A (rys.6), który jest urządzeniem mikroprocesorowym służącym do pomiaru temperatury i wilgotności powietrza w atmosferze. Niewielkie wymiary, mały ciężar, pozwalają nosić go przy sobie  podczas pracy. Można go wyposażyć również w sondę do pomiaru temperatury górotworu.

 

 

Rys. 6. Termohigrometr mikroprocesorowy MTH-1a firmy CARBO-TOKA.

 

5.    Kontrola składu powietrza kopalnianego

Kontrolę składu powietrza kopalnianego wykonuje się ją za pomocą:

— analizy chemicznej przeprowadzanej w laboratorium,

— specjalnych przyrządów do wykrywania i pomiaru gazów występujących w powietrzu kopalnianym.

Pomiar może być przeprowadzany okresowo, co pewien okres czasu lub w sposób ciągły, gdzie wyniki pomiaru są przekazywane bezpośrednio do dyspozytorni kopalnianej.

a.   Analizy chemiczne laboratoryjne

 Metodę tę stosuje się przy okresowej kontroli powietrza kopalnianego. Wymaga pobrania próbek powietrza kopalnianego, przesłania ich do laboratorium i wykonania tam analizy chemicznej.

Próbki powietrza kopalnianego pobiera się do pipet szklanych wypełnionych wodą. Pipeta ma pojemność 500 cm3 i zamknięta jest z obu stron kurkami szklanymi.

Pipety do pobierania próbek powietrza
a — szklana z kurkami zwykłymi,   b — z pompką gumową

 

Rys. 7. Pipety do pobierania próbek powietrza

a — szklana z kurkami zwykłymi,   b — z pompką gumową

Pipetę napełnia się wodą destylowaną, zakwaszoną lekko kwasem solnym lub siarkowym. W miejscu pobrania próbki otwiera się oba kurki. Woda wylewa się i pipeta wypełnia się powietrzem kopalnianym (rys.7a). Następnie zamyka się kurki i próbkę odsyła do analizy. Omówiony sposób pobierania próbek powietrza nazywa się „sposobem mokrym” i jest powszechnie stosowany z uwagi na łatwość i prostotę.

Nie można go stosować do wykrywania gazów łatwo rozpuszczających się w wodzie, takich jak siarkowodór, dwutlenek siarki oraz tlenki azotu. Gazy te wykrywa się z próbek powietrza pobranych do pipet „sposobem suchym”. Badane powietrze wtłacza się do pipety za pomocą pompki (rys. 7b). Powyższy sposób jest stosowany w kopalni rzadko,  gdyż nieczęsto zachodzi potrzeba wykrywania tych gazów.

Do pipet pobiera się próbki powietrza:

— z czynnych wyrobisk,

— zza tam izolacyjnych lub pożarowych,

— z otworów badawczych.

Próbki gazów spoza tam (pożarowych lub izolacyjnych) pobiera się w czasie zniżki barometrycznej gdyż wówczas istnieje napór gazów na tamę i po otwarciu rurki znajdującej się w tamie wypływają przez nią gazy, które przemieściły się z głębi otamowanej przestrzeni w stronę tamy.

Sposób pobierania próbek powietrza zza tamy polega na połączeniu rurki umieszczonej w tamie za pośrednictwem węża gumowego z pipetą. Następnie otwiera się zawór umieszczony w rurce tamy i spuszcza wodę z pipety. Po wypłynięciu wody zamyka się oba kurki pipety.

b.   Przyrządy do wykrywania i pomiaru gazów

Natychmiastowe, aczkolwiek mniej dokładne wyniki uzyskuje się stosując specjalne przyrządy do wykrywania i pomiaru gazów w powietrzu kopalnianym.

Obecnie, w miarę rozwoju techniki, w kopalniach stosuje się coraz więcej różnych przyrządów stosowanych do wykrywania i pomiarów gazów. Jeszcze niedawno w kopalniach najpowszechniej stosowane były benzynowe lampy wskaźnikowe, wykrywacze mieszkowe z rurkami wskaźnikowymi oraz metanomierze interferencyjne i elektroniczne. W tej chwili stosuje się kilka typów wykrywaczy elektronicznych różnych gazów. Metanomierze elektroniczne zostały wzbogacone o dodatkowe funkcje jak np. pamięć pomiarów.

Benzynowa lampa wskaźnikowa

Jest najstarszym przyrządem do kontroli powietrza kopalnianego. Płomień osłonięty jest uszczelnionym szklanym cylindrem oraz dwoma siatkami metalowymi.

Benzynowa lampa wskaźnikowa

Rys. 8. Benzynowa lampa wskaźnikowa

Lampą tą można mierzyć zawartość tlenu, dwutlenku węgla i metanu w powietrzu. Pomiar zawartości tlenu jest równocześnie pomiarem zawartości dwutlenku węgla. Kopcenie płomienia lampy lub jego zgaśnięcie jest ostrzeżeniem, że miejsce to należy natychmiast opuścić, gdyż atmosfera ta zagraża uduszeniem z braku tlenu.

W przypadku obecności metanu w badanym powietrzu jego zawartość mierzy się wysokością płomienia lampy.

Przed niebezpieczeństwem zapalenia metanu przez płomień lampy chronią dwa kosze siatkowe. Temperatura płomienia lampy „zatrzymuje” się na siatkach, podgrzewa je i rozkłada się równomiernie na całej ich powierzchni. W ten sposób eliminuje się wysoką temperaturę od płomienia lampy, która mogłoby zapalić metan znajdujący się w badanym powietrzu.

Sposób przeprowadzania pomiaru zawartości tlenu, dwutlenku węgla i metanu w powietrzu za pomocą lampy benzynowej oraz zasady jej wykorzystania w miejscu pracy określa szczegółowa instrukcja.

Obecnie benzynowa lampa wskaźnikowa w polskim górnictwie jest wykorzystywana sporadycznie.

Wykrywacz harmonijkowy

Jest przyrządem służącym do przepompowania powietrza kopalnianego przez specjalną dla danego gazu rurkę wskaźnikową (rys. 9).

Wykrywacz harmonijkowy gazów z rurkami wskaźnikowymi: a) przekrój wykrywacza, b) rurka wskaźnikowa do wykrywania CO2, c) rurka wskaźnikowa do wykrywania CO, d) rurka wskaźnikowa do wykrywania H2S 
1 — pompka mieszkowa, 2 — mieszek, 3 — zawór, 4 — ścianka przednia, 5 — łańcuszek, 6 — sprężyny, 7 — oczko do odłamywania końców rurki wskaźnikowej, 8 — rurka wskaźnikowa.

Rys. 9. Wykrywacz harmonijkowy gazów z rurkami wskaźnikowymi: a) przekrój wykrywacza, b) rurka wskaźnikowa do wykrywania CO2, c) rurka wskaźnikowa do wykrywania CO, d) rurka wskaźnikowa do wykrywania H2S

1 — pompka mieszkowa, 2 — mieszek, 3 — zawór, 4 — ścianka przednia, 5 — łańcuszek, 6 — sprężyny, 7 — oczko do odłamywania końców rurki wskaźnikowej, 8 — rurka wskaźnikowa.

 

Jest to rurka szklana zatopiona z obu końców i wypełniona masą wskaźnikową zmieniającą barwę pod działaniem określonego gazu. Istnieją rurki wskaźnikowe do wykrywania i określania zawartości tlenku węgla, dwutlenku węgla, siarkowodoru, dwutlenku siarki, tlenków azotu (NO, NO;), wodoru, tlenu oraz węglowodorów ciężkich.

W celu oznaczenia zawartości danego gazu w powietrzu kopalnianym obłamuje się oba końce rurki wskaźnikowej i wkłada się ją w gniazdko wykrywacza mieszkowego zgodnie z kierunkiem strzałki. Ściskanie mieszka pompki należy wykonać tyle razy, ile przewiduje instrukcja dołączona do danego rodzaju rurki wskaźnikowej. Nie wolno ściskać zbyt szybko mieszka nie czekając na całkowite jego rozprężenie, gdyż daje to fałszywy pomiar.

W zależności od typu zastosowanej rurki wskaźnikowej i zawartości badanego gazu w powietrzu nastąpi zabarwienie substancji chemicznej w rurce. Wielkość zabarwienia odwzorowana na skali umieszczonej na rurce mówi nam o zawartości danego gazu w badanym powietrzu.

Metanomierze

 Zasady działania metanomierzy i dokonywanie nimi pomiarów zostaną omówione w następnych rozdziałach.

Inne przyrządy do wykrywania gazów

Obecnie na kopalniach pojawiają się przyrządy do wykrywania gazów różnych typów i firm. Rysunek 10 przedstawia fotografię miernika wielogazowego M40 do pomiaru CO, H2S, O2 i gazów wybuchowych (eksplozymetr). Małe wymiary i odporność na trudne warunki górnicze sprawują, że przyrząd nadaje się, jako miernik osobisty. Posiada alarm wibrujący, akumulator litowo-jonowy, odczyt stężeń maksymalnych, duży wyświetlacz LCD oraz 50-godzinną rejestrację danych. Firma Industrial Scientific producent M40 produkuje jeszcze inne mierniki znajdujące zastosowanie w górnictwie.

Przyrząd do pomiaru gazów M 40

Rys. 10. Przyrząd do pomiaru gazów M 40

Innym urządzeniem o podobnym zastosowaniu jest miernik MICROPAC firmy Drager. Instrukcja obsługi tego przyrządu została umieszczona w załączniku do tego działu.

 

6.    Pomiar intensywności chłodzenia.

 

Intensywność chłodzenia można zmierzyć bezpośrednio za pomocą katatermometru. Przyrząd ten oraz sposób wykonywania pomiarów jest opisany w zagrożeniu klimatycznym.

 

Zebrał i opracował: Czesław Zając     

 

                                                                      

II.         Bibliografia:

- T. Bielewicz, B. Prus, J. Honysz ; Górnictwo Część I  Wydawnictwo ŚLĄSK 1993r.

- J. Czechowicz, M. Mastaliński, M. Surowiec; Górnictwo Część III , Wydawnictwo ŚLĄSK 1984r.

- A. Frycz; Klimatyzacja kopalń, Wydawnictwo ŚLĄSK 1981r.

 

 

III.                       Załącznik

 

INSTRUKCJA OBSŁUGI MIERNIKA MICROPAC

I. Przeznaczenie

Urządzenie ostrzega przed niebezpieczeństwem powstałym ze strony gazów toksycznych (CO i H2S) oraz braku lub niedoboru tlenu na stanowisku pracy.

II. Podstawowe elementy

Miernik MICROPAC

 

 

Rys 15 Miernik MICROPAC

 

1. Sygnalizator dźwiękowy

2. Wyświetlacz

3. Przycisk za/wył

4. Przycisk wyłączenia sygnalizacji alarmowej

5. Otwarcie dopływu gagu

6. Sygnalizator LED

7. Przesuwanie mocowania clipa

8. Clip (zamocowanie)

III. Konfiguracja

 

IV. Obsługa

1.  Aktywacja urządzenia (pierwsze uruchomienie)

- Nacisnąć I przytrzymać przez 3 sekundy przycisk 4 aż na wyświetlaczu pokaże się napis SEL... 3,2,1... ON. Dopiero wtedy urządzeniu jest gotowe do pracy i przydatne do użycia.

2.  Włączenie urządzenia

- przytrzymać przez około 1 sekundę przycisk 3 aż na wyświetlaczu ukaże się ON

- urządzenie przeprowadzi samo test(wyświetlacz LED i sygnalizator dźwiękowy będzie sprawdzony)

- wersja SW zostanie wyświetlona

- sensor potrzebuje około 1 min. czasu rozbiegu

3.  Obsługa

·                    po włączeniu urządzenie Mikro pac pokazuje aktualne wartości pomiarowe

·                    znak żywotności urządzenia sygnalizuje funkcja urządzenia

·                    umocować urządzenia do ubrania(poluzować blokadę clipa nałożyć na ubranie i zablokować)

·                     należy zwracać uwagę aby wlot gazu nie był zakryty i znajdował się w obrębie wdechu powietrza

·                    w przypadku przekroczenia zakresu pomiarowego zostanie wyświetlone 888

4.  Wyłączenie urządzenia

Nacisnąć oba przyciski przez okres około 2 sekund aż na wyświetlaczu ukaże się 0FF oraz uruchomi się sygnał dźwiękowy

V.  Alarm

1.  Sygnalizacja włączenia alarmu wstępnego oraz głównego

·                    w przypadku przekroczenia progu alarmowego Al uruchamia się pojedynczy sygnalizator dźwiękowy i świetlny

·                    w przypadku przekroczenia progu alarmowego A2 lub uruchamia się podwójny sygnalizator dźwiękowy i świetlny

·                    na wyświetlaczu ukazuje się na przemian wskazanie Al lub A2 i wartość mierzona

·                    w zależności od konfiguracji alarmy mogą być kasowane lub wyłączone

·                    kasowanie sygnalizatora dźwiękowego lub świetlnego następuje poprzez przyciśnięcie przycisku 4

·                    jeżeli samo podtrzymanie alarmu nie jest włączone jego wyłączenie następuje automatycznie jeżeli koncentracja gazu spadnie poniżej wartości ustawionych progów alarmowych

2.  Wstępny i główny alarm baterii

·                    przy wstępnym alarmie baterii słychać pojedynczy sygnalizator dźwiękowy i błyska sygnalizator świetlny

·                    przy alarmie głównym błyska sygnalizator dźwiękowy daje sygnał podwójny natomiast sygnalizator świetlny błyska, a na wyświetlaczu ukazuje się wartość mierzona i znacznik BAT

·                    kasowanie alarmu wstępnego odbywa się po naciśnięciu przycisku 4 przez 1 sekundę

·                    po wstępnym alarmie baterii urządzenie nadaje się do użytku przez okres 1 tygodnia a następnie podlega wymianie przez serwis Dragera

·                    Alarm główny baterii jest niemożliwy do skasowania, a urządzenie wyłącza się automatycznie po 1 min.

3.  Alarm czasookresu pracy urządzenia

- 60 dni przed końcem pracy urządzenia przy włączaniu zapala się napis STEL „który może skasowany poprzez wciśnięcie przycisku 4 i można wtedy przejść do funkcji pomiaru

- po upływie czasu przydatności urządzenia na wyświetlaczu pozostaje ciągle napis STEL i nie ma możliwości skasowania go. Urządzenie nie mierzy i musi być wtedy oddane do serwisu Dragera.

4.  Alarm urządzenia

- uruchamia się potrójny sygnał akustyczny oraz świetlny na wyświetlaczu ukazuje się ERR

Jeżeli taki sam sygnał ukaże się przy próbie ponownego urządzenia należy zgłosić to do serwisu Dragera — oznacza to nieprawidłową pracę urządzenia.

 

Opracowano na podstawie instrukcji fabrycznej.