способ оценки качества профилактической обработки отложений угольной пыли

Формула изобретения

Способ оценки качества профилактической обработки отложений угольной пыли, включающий отбор проб отложившейся пыли с последующим определением содержания негорючих частиц и сравнением с нормой осланцевания выработки, отличающийся тем, что отобранную пробу пыли помещают в герметичную реакционную камеру и воздействуют на нее лимонной кислотой, вступающей в химическую реакцию с породной составляющей пробы с выделением диоксида углерода при одновременной обработке пробы этиловым спиртом, а содержание негорючих частиц определяют по количеству выделившегося из пробы диоксида углерода.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горному делу, а именно к технике безопасности при отработке месторождений полезных ископаемых, и может быть использовано при оценке взрывоопасности отложений угольной пыли и смеси угольной и карбонатной инертной пыли в горных выработках шахт, разрабатывающих пласты, опасные по взрывам угольной пыли.

Задача контроля пылевзрывобезопасности горных выработок заключается в своевременном обнаружении нарушений пылевого режима и принятии оперативных мер по их устранению. Основной показатель пылевзрывобезопасности - отсутствие в выработках отложений взрывчатой угольной пыли, способной перейти во взвешенное состояние в количестве, превышающем нижний предел ее взрываемости.

Известен способ определения содержания негорючих веществ в смеси угольной и инертной пыли, заключающийся в измерении потока отраженного -излучения (авторское свидетельство СССР №1711049, кл. G 01 N 23/22, опубликовано 07.02.1992 г., БИ №5).

Сущность известного способа заключается в том, что -частицы, отраженные от породы, покрытой угольной пылью, или смеси угольной и инертной пыли, создают в ионизационной камере ток, пропорциональный толщине слоя пыли и соотношению между негорючими и горючими веществами в смеси. Основным недостатком известного способа является его низкая точность, особенно при работе с влажной пылью (до ±20%). Кроме того, при работе с приборами, основанными на данном принципе, возникают большие сложности в метрологическом обеспечении. По указанным причинам приборы, действие которых основано на известном способе, не нашли широкого применения.

Известен способ контроля качества осланцевания горных выработок по содержанию инертной пыли (авторское свидетельство СССР №420790, кл. E 21 F 5/00, опубликовано 25.03.1974 г., БИ №11). Сущность известного способа заключается в том, что отобранную пробу пыли размещают на подложке и направляют на нее луч света, а отраженный поток улавливают с помощью фотоэлемента и преобразованный сигнал анализируется в измерительном блоке. Параметры отраженного пылью луча света зависят от соотношений в пробе инертной (светлой) и угольной (темной) пыли. Вывод о взрывоопасности отложений пыли делают на основании сравнения полученных результатов с минимально допустимым содержанием негорючих частиц в смеси (нормой осланцевания).

К числу недостатков известного способа контроля качества осланцевания относятся невысокие точность и представительность получаемых результатов, а также относительно большая продолжительность и трудоемкость замеров.

Предложен способ оценки качества профилактической обработки отложений угольной пыли карбонатной инертной пылью, включающий отбор проб отложившейся пыли с последующим определением содержания негорючих частиц и сравнением с нормой осланцевания для данной выработки.

Отличием предложенного способа оценки является то, что отобранную пробу пыли помещают в герметичную реакционную камеру и воздействуют на нее лимонной кислотой, вступающей в химическую реакцию с породной составляющей пробы с выделением диоксида углерода при одновременной обработке пробы этиловым спиртом, а содержание негорючих частиц определяют по количеству выделившегося диоксида углерода.

Основным преимуществом предложенного способа является высокая точность оценки, возможность проведения ее в сжатые сроки и безопасность для обслуживающего персонала. Оценка с использованием количества выделившегося в результате химической реакции между лимонной кислотой и карбонатной инертной пылью диоксида углерода не зависит от наличия посторонних примесей в пыли и ее влажности. Единственным параметром, влияющим на достоверность оценки, является продолжительность реакции, т.е. вероятность учета всего выделившегося в процессе реакции диоксида углерода. Продолжительность реакции можно регулировать температурой жидкости и введением этилового спирта, улучшающего смачиваемость пыли.

Сущность изобретения поясняется примером его выполнения и чертежом, где приведена принципиальная схема прибора для оценки содержания карбонатной пыли в отобранной пробе.

Пример

Отобранные с подложек, размещенных в горной выработке, пробы отложившейся угольной и карбонатной инертной пыли усредняют по известной методике и отбирают навеску 1 массой 5 г, которую помещают в герметичную реакционную камеру 2. В камеру заливают раствор жидкости 3, содержащий 10 г сухой лимонной кислоты на 15 мл воды при температуре 15°С. В указанный раствор для улучшения смачиваемости пыли и сокращения сроков химической реакции добавляют 5 мл этилового спирта, после чего смесь встряхивают и реакционную камеру 2 сообщают с датчиком расхода 4 и измерительным блоком 5. В реакционной камере 2 начинается химическая реакция между раствором лимонной кислоты и породной (карбонатной) составляющей пробы с выделением диоксида углерода. Интенсивность этой реакции зависит от температуры раствора и концентрации в нем лимонной кислоты и этилового спирта. При приведенных выше параметрах раствора и массе навески пыли химическая реакция длится 10 мин, причем интенсивность выделения СO₂ по данным датчика расхода составляет, мл/мин:

1 мин - 110

2 мин - 190

3 мин - 250

4 мин - 300

5 мин - 340

6 мин - 355

7 мин - 365

8 мин - 375

9 мин - 380

10 мин - 385

11 мин - 385

Предварительными исследованиями установлено, что 1 г карбонатной инертной пыли, используемой на шахте для обработки отложившейся угольной пыли, при взаимодействии с лимонной кислотой выделяет 190-200 мл диоксида углерода.

В результате обработки полученных данных в измерительном блоке 5 установлено, что исследуемая навеска пыли массой 5 г содержала 3,5 г карбонатной инертной пыли и 1,5 г угольной пыли, т.е. содержание инертной пыли в пробе составляет 70%. При норме осланцевания для данной выработки 60% следует, что отложившаяся в горной выработке пыль невзрывчатая.

Для ускорения химической реакции между кислотой и породной составляющей пробы можно использовать подогретые растворы. Например, при использовании приведенной в примере раствора лимонной кислоты и добавки этилового спирта с температурой 18°С время реакции сокращается до 4 мин, а объем выделившегося диоксида углерода составляет, мл/мин:

1 мин - 160

2 мин - 280

3 мин - 370

4 мин - 380

5 мин - 380

Полученные в результате исследований данные позволяют провести необходимые расчеты и определить требуемое для качественной обработки количество инертной пыли.