Запобігання неоднозначності спрацьовування засобів вибухозахисту гірничих виробок шахт

Abstract

В дисертації виконано аналіз існуючих методів вимірювання вмісту метану, засобів і систем контролю вибухонебезпечності гірничих виробок шахт. Досліджені причини неодно-значної і нестабільної роботи існуючих засобів контролю вмісту метану і вплив неконтро-льованих компонентів і параметрів рудникової атмосфери на їх роботу. Обґрунтувати нові, більш досконалі методи контролю, що усувають можливість неоднозначного вимірювання концентрації метану в гірничих виробках шахт та розроблені засоби контролю вибухонебез-печності, що підвищують вірогідність і ефективність контролю та забезпечують однознач-ність роботи сигналізації і захисту. Намічені перспективи удосконалення засобів і систем контролю вибухонебезпечності гірничих виробок шахт. Результати роботи впроваджені на НВО “Червоний металіст” при розробці датчиків для однозначних сигналізаторів та аналізаторів метану, що дозволило підвищити рівень ви-бухозахисту гірничих виробок шахт і розширити область застосування засобів контролю ме-тану. При цитуванні документа, використовуйте посилання http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/3396

В диссертационной работе осуществлено решение актуальной научно-практической задачи повышения уровня взрывозащиты горных выработок шахт, путем обеспечения одно-значной работы технических средств контроля содержания метана при высоких его концен-трациях. Исследованы особенности работы термокаталитических датчиков при высоких кон-центрациях метана и влияние неконтролируемых компонентов и параметров рудничной ат-мосферы на их работу. Выявлены и объяснены причины неоднозначной и нестабильной ра-боты существующих средств контроля метана. Установлено, что неоднозначность срабаты-вания средств взрывозащиты горных выработок шахт при концентрациях метана свыше 5 об.% возникает в результате наличия резкого уменьшения выходного сигнала термокатали-тических датчиков (провала выходной характеристики) в области взрывных концентраций метана, инверсии выходного сигнала и гистерезиса показаний. Показано, что провал выход-ной характеристики термокаталитических датчиков в области взрывных концентраций воз-никает в результате нарушения термокаталитической реакции окисления метана на активном элементе и что это явление, характерное для всех термокаталитических датчиков, наблюда-ется при равновесном потоке кислорода и метана к рабочему элементу, когда на активной поверхности катализатора образуется нулевая концентрация метана и кислорода (в диапазо-не от 8 до 9 об.% СН4). Установлено, что смещение нулевых показаний средств контроля метана при изменении параметров среды или источника питания и инверсия выходного на-пряжения термогрупп при больших концентрациях метана, обусловлены неидентичностью вольтамперных характеристик термоэлементов серийных термогрупп, подобранных из ус-ловия равенства напряжения на элементах при номинальном режиме питания. Выявлено, что гистерезис показаний характерен для всех средств контроля метана с термокаталитическими датчиками, его величина наиболее существенна при применении термогрупп, характери-зующихся пониженной температурой первоначального разогрева рабочего элемента, что обуславливается переходом каталитической реакции окисления метана с диффузионной в кинетическую область. Теоретически и экспериментально обоснованы пути улучшения эксплуатационных и метрологических характеристик средств контроля содержания метана путем повышения стабильности нулевых показаний средств контроля содержания метана, увеличения времен-ной стабильности термокаталитических датчиков, снижения влияния загрязнения газодиф-фузионного фильтра и изменения каталитической активности элементов. В результате проведенных теоретических и экспериментальных исследований разра-ботаны способы и средства измерения содержания метана в шахтной атмосфере, позволяю-щие улучшить эксплуатационные и метрологические характеристики средств контроля и обеспечивающие однозначность срабатывания защиты при высоких концентрациях метана. Результаты роботы внедрены на НПО “Червоный металлист” при разработке датчиков для однозначных сигнализаторов и анализаторов метана, что позволило повысить уровень взрывозащиты горных выработок шахт и расширить область применения средств контроля метана. При цитировании документа, используйте ссылку http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/3396

In thesis was made the analysis of existing methods of methane content measurement, of devices and control systems of explosive mine workings. The reasons of ambiguous unstable opera-tion of existing methane content control devices and the influence of uncontrolled components and mine atmosphere parameters on their operation are researched. New and more improved methods of control, which prevent the possibility of ambiguous change of methane concentration in mine workings, are based on facts. The explosion-proof control devices, which increase the control probability and efficiency and provide the ambiguity operation of alarm and protection devices, are developed. The prospects of improving the devices and control systems of mine working explo-sion-proof are fixed. The results of work were applied at NVO “Chervony metalist” during the development of transducers for unambiguous methane indicators and detectors, that allowed to increase the level of explosion protection of mine workings and to widen the field of application of methane control de-vices. When you are citing the document, use the following link http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/3396